固体火箭发动机尾焰注水流场对导流槽排导性能影响研究

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ｇａｓ－ｌｏｆｗ— ｇｕｉｄｅｄｃｈａｎｎｅｌ，ｔｈｅｓｃａｌｅｄｍｏｄｅｌｓｏｆｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅａｎｄｇａｓ — ｌｏｆｗ— ｇｕｉｄｅｄｃｈａｎｎｅｌａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，
（海军装备研究院，北京１００１６１）
摘要：为了研究固体火箭发动机尾焰注水流场对导流槽排导通畅性的影响，设计了火箭发动机
和导流槽缩比模型并完成了发动机系留点火及注水试验。结果表明：向尾焰注水能够使流入导流槽内混合气体温度降低到原来的１／２，实现对导流槽的热防护；但大量的水蒸气生成并与燃气混合后进入导流槽，影响了导流槽的排导性能。为了解决该问题，建立了在Ｍｉｘｔｕｒｅ多相流模型基础上的数值计算模型，在Ｍｉｘｔｕｒｅ多相流模型中以源项形式添加液态水与燃气两相流作用过程中的质量和能量转移方程，通过与试验数据对比，验证计算模型具有较高的精度和可靠性，并进一步得出燃气流场和液体流场的相互作用和对导流槽的排导性能的影响。在此基础上分析了发动机喷管数量、导流型面曲线类型对导流槽排导通畅性的影响，为火箭发动机尾焰注水系统工程应用提供参考。关键词：兵器科学与技术；燃气射流；注水；两相流；导流槽；数值仿真中图分类号：ＴＪ７６８．２４文献标志码：Ａ文章编号：１０００．１０９３（２０１７）０１．００９７－０９
ｍｉｘｅｄｇａｓｉｎｔｈｅｇａｓ — ｌｏｆｗ－ｇｕｉｄｅｄｃｈａｎｎｅｌｃｏｕｌｄｂｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｏｈａｌｆｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ
第３８卷第１期
２０１７年１月
兵
工
学
报
Ｖ０１．３８Ｎｏ．１
ＡＣＴＡＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ

Ｊａｎ．２０１７
固体火箭发动机尾焰注水流场对导流槽排导性能影响研究
王书满，马溢清，于邵祯
ＥｘｈａｕｓｔｏｆＧａｓ－ｌｏｆｗ－ｇｕｉｄｅｄＣｈａｎｎｅｌ
ＷＡＮＧＳｈｕ－ｍａｎ，ＭＡＹｉ — ｑｉｎｇ，ＹＵＳｈａｏ — ｚｈｅｎ
（ＮａｖａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｒｍａｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１６１，Ｃｈｉｎａ）
ｂｙｗｈｉｃｈｔｈｅｍｏｏｒｉｎｇｉｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｗａｔｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ
ｃｏｏｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｏｂｖｉｏｕｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｗａｔｅｒｖａｐｏｒｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄａｎｄｅｎｔｅｒｓｉｎｔｏｔｈｅｇａｓ — ｌｆｏｗ— ｇｕｉｄｅｄｃｈａｎｎｅｌａｆｔｅｒｍｉｘｉｎｇｗｉｔｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｇａｓ，ｔｈｕｓｉｎｌｕｆｅｎｃｉｎｇｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅａｉｒ－ｌｏｆｗ．ＡｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＭｉｘｔｕｒｅｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｌｏｆｗｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｐｈａｓｅｈｅａｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｊｅｔｌｆｏｗｗｉｔｈｗａｔｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｇａｓ－ｌｆｏｗｅｘｈａｕｓｔｏｆ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１０００．１０９３．２０１７．０１．０１３
ＥｆｆｅｃｔｏｆＲｏｃｋｅｔＥｎｇｉｎｅＪｅｔＦｌｏｗｗｉｔｈＷａｔｅｒＩｎｊｅｃｔｉｏｎｏｎＡｉｒ－ｌｆｏｗ