郑 俊， 王宝寿， 张明辉， 陈玮琪

（1.江苏大学 能源与动力工程学院，江苏 镇江 212013；2.中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

基于气液两相流解析模型的水冲压发动机推进特性分析

郑 俊1，2， 王宝寿2， 张明辉2， 陈玮琪2

（1.江苏大学 能源与动力工程学院，江苏 镇江 212013；2.中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

给出了喷管中气液两相流动等温正压模型的解析解。基于该解析模型以及水冲压发动机内流道几何参数，迭代求解了发动机在一系列工况下的推进特性。研究表明，水冲压发动机的推力、效率、比冲随着气相质量流量以及航速的共同提高而提高，单单增加航速或单单增加气体质量流率，都会使得比冲和效率先增后减。单单增加气体质量流率，水流流量减小，推力增加，但是耗气量显著增加。单单增加航速，水的流量增加，推力将先增后减。关键词：气液两相流；解析模型；水冲压发动机；推进特性

0 引 言

气液两相流是工程中较为常见的流动，在诸多领域中都有应用[1-3]。对于气液两相流的建模及其解析分析，也是由来已久[4-9]。如Tangren[4]基于等熵条件和正压模型，简单推导了喷管中的气液两相流动的特性；但是这个模型的动量方程并未考虑管道截面积变化的影响，因此原则上讲，其并不足够适合于管道截面面积变化的准一维流动。Mor[5]基于等温与正压条件建立了管道中的泡状流动模型并进行了数值求解，但并未求出相应微分方程的解析解。Wijngaarden[6]研究了幅度较小和中等的压力波在泡状流动的传播问题。……