喷管性能分析.pdf

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1、2015．06兵工自动化34(6)OrdnanceIndustryAutomationdoi：10．7690／bgzdh．2015．06．024基于特征线法的高超声速飞行器后体／喷管性能分析郭效芝，李健(1．装备学院基础系，北京101416；2．中国航天科工集团公司飞航技术研究院，北京100074)摘要：针对现有文献研究不能满足后体／喷管快速初步设计的需要的问题，对采用特征线法进行后体／喷管的快速性能分析进行了研究。基于特征线法理论，分析了高超声速飞行器中的后体／喷管性能和二维结构，建立了后体／喷管二维流场分析的计算流程，开发了程序，并通过一组实

2、例进行验证。验证结果验证了该方法的正确性关键词：高超声速；巡航飞行器；后体／喷管中图分类号：TP301．6文献标志码：AHypersonicVehicleAfterBody／NozzlePerformanceAnalysisBasedonMethodofCharacteristicsGuoXiaozhi1LiJian2，(1．DepartmentofBasicCourses，AcademyofEquipment，Beijing101416，China；2．TheCruiseTechnologyAcademeofCASIC，Beijing10007

3、4，China)Abstract：Accordingtotheexistingliteratureresearchcan’tmeettheneedoftheafterbody／nozzlequicklypreliminarydesign，fastperformanceanalysisontheafterbody／nozzlebythemethod0fcharacteristics(MOC)iSstudied．Basedonthemethodofcharacteristics．performanceandstructureoftwo—dimensi

4、onalafterbody／nozzleareanalyzed，thecalculationprocessanalysisofafterbody／nozzletwo．dimensionalflOWfieldisestablished。acalculationprogramisdeveloped。andisverifiedbyagroupofexamples．Thevalidationresultverifiesthecorrectnessofthemethod．Keywords：hypersonic；cruisevehicle；afterbody

5、／nozzleO引言1特征线法高超声速巡航飞行器是飞行速度大于5马赫、在数学中，特征线法(methodofcharacteristics。以吸气式发动机为动力、在大气层和跨大气层中实MOC)是以偏微分方程的特征理论为基础，用来求现高超声速远程巡航飞行的飞行器[1-2J。高超声速解双曲型的非线性偏微分方程的一种近似计算方巡航飞行器后体／喷管结构虽然简单，但其排气流法。在气体动力学中，超声速流场中每一点的流动场却非常复杂，流场呈扇形膨胀，燃气温度很高，性质只取决于上游流场中有限区域中的性质，而不并且在膨胀过程中继续进行化学反应，整个流场还取决于下游的

6、条件，这种流场的流动控制方程是拟存在着许多相互交叉的波系。关于后体／喷管的线性双曲型的，所以特征线法可以用来求解这种流CFD数值计算，已发表了不少文献[3】，其中包括场。同时，因为特征线法是从无粘流的精确方程出三元流的计算方法。即使在作了大量假设简化后，发进行数值求解的，所以它被认为是一种精确方1个完整的后体／喷管流场的计算工作量仍非常大，法。关于特征线法的理论详见文献[7】。这不满足后体／喷管初步设计的需要，因此有必要2基于特征线法的性能快速预示方法开发一些简化计算方法。由于后体／喷管的流场参数很不均匀，不能采用一维模型对其进行分析。图1是高超

7、声速巡航飞行器后体／喷管的二维JohnEdwardBradford在其博士论文中采用响应面结构简图。高超声速巡航飞行器的后体／喷管是一法建立后体／喷管性能分析方法【6】，但由于所需参数种无喉道的单壁膨胀喷管，燃烧室的燃气以超声速较多，要构造精度较高的后体／喷管性能响应面模进入后体／喷管继续膨胀加速，整个后体／喷管的流型其工作量十分可观。笔者对采用特征线法进行后场都是超声速的，所以可以采用特征线法求解后体／体／喷管的快速性能分析进行了研究。喷管的流场。图2是用特征线法计算后体／喷管流收稿日期：2015-02-03；修回日期：2015-03—16作者

8、简介：郭效芝(1975一)，女，山东人，硕士，讲师，从事计算数学与国防系统分析研究。·92·兵工it动化第34卷场的典型的网格点图，从图