超音速射流双稳阀的设计

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1、超音速射流双稳阀的设计侯定起2015年6月中图分类号：UDC分类号：超音速射流双稳阀的设计作者姓名侯定起学院名称宇航学院指导教师姚晓先教授答辩委员会主席焦让教授申请学位级别工学硕士学科专业航天工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月13日TheDesignofSupersonicFluidicBistableValveCandidate：HouDingqiSupervisor：Prof.YaoXiaoxianDepartment：BeijingInstituteofTechnologyDate：June，13，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位

2、论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要弹道修正的执行机构是弹道修正系统的重要部件，执行机构的性能好坏在很大程度上决定弹道修正的效果。采用射流执行机构作为火箭弹道修正执行元件，由于火箭弹在飞行中滚转的特点，要求执行机构除了可靠性高、小尺寸、负载能力强以外，还

3、必须有足够快的响应速度，目前大多数采用超音速射流双稳阀作为执行元件。超音速射流双稳阀采用的是低温气流来控制高温燃气的一种射流元件。本文根据激波切换理论对超音速射流双稳阀进行了设计。应用数值仿真软件Fluent，捕捉到了激波，并且模拟了主气流的分离、附壁、切换过程。本文对超音速射流双稳阀进行了三维流场仿真。三维模型主要采用六面体网格，不仅减少了网格的数量，也大大降低了网格计算所需消耗的时间，并且六面体网格有很高的精度。将超音速射流双稳阀的不同仿真结果进行对比分析，从而得出不同参数下对超音速射流双稳阀特性的影响。数值模拟验证了激波切换理论和超音速射流双稳阀设计的可行性，并为

4、以后的优化设计提供依据。关键词：弹道修正；超音速射流双稳阀；激波切换；数值模拟；六面体网格I北京理工大学硕士学位论文AbstractTrajectorycorrectionactuatorisanimportantcomponentforTrajectoryCorrectionSystem,Goodorbadperformanceofactuatorhaveagreatinfluenceonthesystem.Usingjetactuatorasrockettrajectorycorrectionactuators.Thejetactuatorhavetheadvant

5、ageofhighreliability,smallsize,highloadandquickresponse.WecanuseSupersonicFludicBistableValveasjetactuator.Thevalveuselowtemperaturegastocontrolhotgas.TheDesignofSupersonicFluidicBistableValveisbasedonthetheoryofShockswitching.UsingNumericalSimulationSoftware,Andwiththeresultsthattheshoc

6、kwaveiscaughtsuccessfully,thegasseparatefromwall,switchandwallreattachmentareobserved.Usingthree-dimensionalflowfieldsimulationontheSupersonicFluidicBistableValve.Thehexahedrongridsareplacedinthethree-dimensionalmodel,inthiswaythetotalamountsofgridandthecomputationtimereducedgreatly.wekn

7、owthedifferentparametershavedifferentfluenceontheSupersonicFludicBistableValvethroughthecomparisonwiththesimulationdate.Numericalsimulationverifiedtheshockwavetheoryoftheswitchanditprovideabasisfortheoptimizationdesign.KeyWords:TrajectoryCorrection;SupersonicFludicBistabl