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一种考虑壁面摩擦作用的发射井引射器设计方法

2021-03-31权辉谢建谢政李良

北京理工大学学报 2021年3期

权辉, 谢建, 谢政, 李良

(1.火箭军工程大学 兵器发射理论与技术军队重点实验室,陕西,西安 710025;2.火箭军工程设计研究院,北京 100111)

井下热发射时,火箭由发射台支撑竖立在发射井中.点火后,火箭发动机喷出的高温高速燃气射流在发射井中形成低压区域,井口场坪上的空气在引射效应的作用下,进入发射井对井下设备设施具有冷却作用,减缓了热环境的冲击,这种现象称为发射井引射效应,是发射井的重要特征[1].所以,发射井的优化设计需要对发射井的引射流场进行深入分析,以期在给定流场压强、速度、温度的情况下获得最大的引射系数[2],最大限度减缓热环境影响.

对于引射器的优化设计,当前仍然以一维近似理论为主要分析设计方法[3-4],如Eames理论[5]、EI-Dessouky理论[6]、祝银海理论[7]、Galanis理论[8].随着计算流体力学的发展,CFD和实验相结合也成为引射器设计的重要方向[9-12].对于发射井流场,王飞等[1]和文献[13-14]中采用CFD方法分析了W型发射井出井过程中引射流场变化情况.由于发射井的巨大尺寸和复杂结构,采用CFD方法优化设计时,如果某一参数变化,则存在反复建模,会消耗大量的计算资源,所以CFD方法并不可取.而一维近似理论由于模型简单,计算快捷,在发射井优化设计时具有一定优势.

文献[15]根据一维引射器理论提出了引射器函数和静压协调函数的概念,分析了理想发射井引射器的工作特性.但是所采用的模型并未考虑壁面摩擦作用,根据其方法得到的工作特性与实际发射井存在一定差距.本文在文献[15]的基础上考虑了混合室壁面的摩擦作用,分析壁面摩擦对发射井引射器工作特性的影响;……

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