闫指江，沈 丹，吴彦森，蒲鹏宇，宫宇昆

（1. 北京宇航系统工程研究所，北京，100076；2. 北京理工大学，北京，100081）

0 引 言

为了获得更大的推力，运载火箭动力系统常采用多喷管并联方案，如美国的土星V火箭[1]、苏联的能源号火箭、欧空局的阿里安-5火箭、日本的H-ⅡA火箭以及中国的CZ-2F火箭等[2]。在运载火箭上升的过程中，相邻喷管射流之间、射流与自由来流之间相互作用，在火箭底部形成复杂的循环流动或冲击反流，使运载火箭底部承受较高的热载荷[3]。因此，在运载火箭总体设计的过程中，需要预估底部热流并采取相应的热防护措施。然而，由于运载火箭底部流动极为复杂，理论分析方法与实际的遥测结果相比偏差较大；同时，由于缩比效应以及测量的不确定性，试验数据难以直接用于底部热流的预估[3,4]。因此，有必要建立相应的数值模型对火箭底部热环境进行仿真分析，明确底部流动结构以及各种因素对底部热流的影响，最终为底部热防护设计提供参考。

Hideyo等[5]采用密度基隐式求解器求解耦合了realizablek-ε湍流模型[6]的N-S方程，同时采用P-1辐射模型[7]求解辐射传热，得出了H-ⅡA火箭包含喷管射流在内的流场以及底部壁面热流分布。Mehta等[8]采用SST-kω与BSL-kω（Baseline）湍流模型对Musial等[9]所做的四喷管火箭缩比模型风洞试验进行了数值计算，分析对比了四喷管火箭底部热环境对不同数值模型的灵敏度。Patel等[10]在此基础上采用BSL湍流模型对两喷管构型的Antares运载火箭底部热环境进行了数值计算，并考虑了燃气回流后在底部区域的复燃。……