海军装备部 孔东明



发动机水下工作三维非稳态流场数值模拟

海军装备部 孔东明

【摘要】以计算流体力学软件FLUENT为平台，对深水火箭发动机三维非稳态流场进行数值模拟，研究发动机在高压容器中工作尾流场特性，确定发动机尾流场在高压容器中水流动规律，为深水火箭发动机陆上模拟试验系统的研制提供参考。

【关键词】深水火箭；三维非稳态流场；陆上模拟试验系统

1　引言

本文是以计算流体力学软件FLUENT为平台，通过VOF模型追踪气液界面，对深水火箭发动机实验装置进行可行性论证。

在对指定问题进行CFD计算之前，首先要将计算区域离散化，即对空间上连续的计算区域进行划分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点，从而生成网格。然后，将控制方程在网格上离散，将偏微分格式的控制方程转化为各个节点上的代数方程组，即建立离散方程组。由于应变量在节点之间的分布假设及推导离散方程的方法不同，就形成了有限差分法、有限元法和有限体积法等不同类型的离散化方法。其中，有限体积法是目前CFD领域广泛使用的离散化方法。本文所使用到的FLUENT软件也是基于该法。

2　仿真计算条件

2.1发动机基本参数

图1　发动机构型图

长尾管发动机外径380mm，喷管长度703mm，喉径35mm，膨胀比为1.69。发动机工作时燃烧室压力为14MPa，温度为2800K。根据一维等熵流理论可得发动机理想工作时喷管喉部压力约为5.9MPa，温度约为2500K，喷管出口马赫数约为1.912，压力约为1.62MPa，温度约为1960K。……