模型参数对水下两相冲压式发动机内推力影响的数值模拟研究.pdf

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1、第32卷第9期2010年9月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．9Sep．，2010模型参数对水下两相冲压式发动机内推力影响的数值模拟研究张嘉钟，董磊，曹伟，刑彦江，王柏秋(哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：基于均质平衡流理论，考虑两相混合物的速度滑移，对水下两相冲压式发动机内流场进行了数值模拟，分析了水下两相冲压式发动机的内部结构参数变化对水下两相冲压式发动机内推力的影响。在给定来流速度条件下，发动机内推力随着进水道入口截面直径减小而增大，但是增幅减小，内推力随通气量的变化趋势没有改变；内推力和使内

2、推力达到最大值的通气量最佳值随着进水道出口截面直径增大而增大；内推力随着喷管出口截面直径增大而增大，而通气量最佳值则减小；单独改变发动机进水道、混合室和喷管的长度以及混合室出口截面直径对发动机内推力的数值和变化趋势没有显著影响。关键词：气一水两相流；水下两相冲压式发动机；CFD；内推力；结构参数中图分类号：U664．34文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)09—0039—05DOI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．09．009Numericalstudyofstructureparameterseffectoninner

3、thrustofunderwatertwo-phaseramjetZHANGJia-zhong，DONGLei，CAOWei，XINGYan-jiang，WANGBai—qiu(SchoolofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Basedonthehomogeneousbalanceflowtheory，theinnerflowfieldoftheunderwatertwo·phaseramjetisinvestigatednumericallyinthispap

4、er，andthevelocityslipbetweentheairandthewateristakenintoaccount．Theeffectofthestructureparametersontheinnerthrustoftheramjetisstudied．Whenthediameteroftheinletofwater-inletdecreases，theinnerthrustincreases，buttheincreaseamplitudeofinnerthrustdecreaseandthechangingtendofinnerthrustdoesn

5、otchange，atgivenvelocityofwater．Boththeinnerthrustandtheoptimumvalueofthegaseousmassflowratewheretheinnerthrustreachesmaximumvalueincrease，asthediameteroftheoutletofwater-inlet．Whentheoutletofthenozzleincreases，theinnerthrustincreases，buttheoptimumvaluedecreases．Thevariationofthelength

6、ofwater—inlet，mixingchamber，andnozzle，andthediameteroftheoutletofmixingchamberhasn’tobviouseffectonthevalueandthechangingtendofinnerthrustoframjet．Keywords：gas—watertwo-phaseflow；underwatertwo—phaseramj"et；CFD；innerthrust；structureparameters0引言水下两相冲压式发动机的工作过程和航空冲压发动机类似，水通过一个进水道进入冲压发动机的

7、混合室，利用冲压效应使水的速度降低压力升高。高压气体通过喷嘴喷入混合室中与水混合，将压力势能传递给水，最后气／水相混合物在收缩喷管中加速。早在20世纪60年代，国外科研工作者最先发明了水下收稿日期：2009—12—09；修回日期：2010—03—25作者简介：张嘉钟(1945一)，男，教授，从事航天器动力学、机械故障诊断及液体力学等研究。·40·舰船科学技术第32卷两相冲压式发动机，并研发出多种发动机原型。1“⋯。水下两相冲压式发动机与常规螺旋桨发动机以及泵喷射式喷水发动机相比具有很多优点：不受空化现象的限制，所占的有效载荷和有效空间较小，水下冲压式发动机没有活