汽蚀管两相流数值仿真及内型面参数影响研究

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1、第41卷第2期火箭推进V01．41，No．22015年4月JOURNALOFROCKETPROPULSIONApr．2015汽蚀管两相流数值仿真及内型面参数影响研究熊莉芳，林源，王鹏武，王艺杰(西安航天动力研究所，陕西西安，710100)摘要：在液体火箭发动机中广泛采用汽蚀管来控制和调节流量。针对某液体火箭发动机汽蚀管实际选配过程中经常出现选配困难的问题，应用CFD两相流数值仿真方法。研究了该汽蚀管水试中气泡生长、溃灭等现象，得到了该汽蚀管的工作特性，而且与水试试验结果进行了对比，数值仿真结果与试验结果偏差较

2、小，为解决实际选配问题提供了理论技术支撑。并且对该汽蚀管喉部设置直线段后的汽蚀特性进行了仿真研究，得出该汽蚀管喉部设置直线段后，相对压力损失能降低2％左右。最后分析了汽蚀管内型面参数对流阻系数和相对压力损失系数的影响，总结了成熟的设计经验。关键词：汽蚀管；两相流；数值仿真中图分类号：V433。9—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015)02—0079—08Numericalsimulationoftwo--phaseflowandstudyoneffectofinteriorstructur

3、eparameterofcavitationnozzleXIONGLi—fang，LINYuan，WANGPeng—wu，WANGYi-jie(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abstract：Thecavitationnozzleiswidelyusedincontrollingandadjustingtheliquidfluxoftheliquidrocketengine．Accordingtothedifficultyoccurre

4、dinpracticeapolegamyofcavitationnozzleinaliquidrocketengine，thegrowthprocessandbreakphenomenonofthewaterbubbleinthecavitationnozzlewasstudied，andtheoperatingcharacteristicsofthecavitationnozzlewasattainedbymeansofCFDtwo—phaseflownumericalsimulationmethod．Th

5、esimulationresultsandthewatertestresultsarecompared．Thedifferencebetweenthemissmall，whichprovidesthetheoreticalandtechnicalsupportforsolvingtheactualquestion．Thecavitationcharacteristicsofthecavitationnozzlethroataftersettingbeelinesegmentinitwassimulated．T

6、herelativepressurelosscanbereducedabout2％bythebeelinesegmentinit．Theeffectofthecavitationnozzle’SinteriorstnJctureparameterontheflowresistancecoefficientandrelativepressurelosscoefficientwasanalyzed．Thedesi助experiencewassummarized—theconclusioncanbeacertain

7、guidefordesignofthecavitationnozzle．Keywords：cavitationnozzle；two—phaseflow；numericaisimulation收稿日期：2014—07—20：修回日期：2014—12—08基金项目：中国航天科技集团公司支撑项目(2011JY011)作者简介：熊莉芳(1982一)，女，硕士，研究领域为液体火箭发动机系统设计80火箭推进2015年4月0引言在液体火箭发动机中广泛采用汽蚀管来控制和调节流量fl】。汽蚀管通常由收敛段、喉部和扩张段组成。当

8、上下游压差较大时，液体在收敛段中不断加速，速度增加导致压力降低，直到在喉部处，压力降低到液体的饱和蒸汽压，从而出现汽蚀。在汽蚀情况下，通过汽蚀管的流量理论上只与上游压力和饱和蒸汽压相关，而不受下游压力(在一定范围内)变化的影响；并能抑制脉动压力反向传递，保持系统的稳定性。针对某液体火箭发动机汽蚀管在系统参数平衡计算后，实际选配过程中经常出现选配困难的问题(汽蚀裕度偏大，不满足设计要求)，应用CFD两