有壁面質(zhì)量注入通道流體動力學(xué)典型問題分析.pdf

1、鑒于有壁面注入通道空間流動在發(fā)汗冷卻、多孔介質(zhì)通道空間流動、固體火箭發(fā)動機燃燒室流動、內(nèi)彈道設(shè)計、燃燒及穩(wěn)定性研究中的重要性，本論文主要針對典型的帶壁面注入通道空間流動進行了系統(tǒng)研究，研究考慮了不同頭部注入模式的壁面注入通道、考慮壁面退移的軸對稱壁面注入通道、有顆粒相注入的兩相流通道、具有小傾斜角度的二維壁面注入通道及旋轉(zhuǎn)情況下的帶壁面注入通道流，主要工作及其結(jié)論如下：
　　 (1)給出了任意頭部注入情況下Taylor-Culi

2、ck流的分析解并進行了數(shù)值研究，分別通過無粘、層流和湍流數(shù)值解驗證了分析解的準確性及應(yīng)用范圍；
　　 (2)對具有壁面退移的帶壁面質(zhì)量注入通道內(nèi)流場進行研究，通過運用空間相似與時間相似原理簡化N-S方程，基于解析方法以及運用攝動法求解高階微分方程，然后采用CFD方法通過動網(wǎng)格技術(shù)對該問題進行數(shù)值模擬。分析比較不同的燃面無量綱減退率α及燃氣注入雷諾數(shù)R下，通道的速度場、壓力場及剪應(yīng)力分布。對于高燃速推進劑，即α/R較大時，時間相關(guān)

3、性必須考慮，不考慮燃面退移的準穩(wěn)態(tài)計算將低估ur，△Pr。
　　 (3)對二維兩相流通道內(nèi)的流動規(guī)律進行了分析研究。首先采用Lagrange方法，基于攝動法獲得了小Stokes數(shù)情況下通道兩相流的分析解。然后應(yīng)用Euler方法，獲得了通道兩相流的自相似解，應(yīng)用4階R-K方法求解出相似函數(shù)、速度及密度分布，給出了不同Stokes數(shù)情況下兩相流規(guī)律。
　　 (4)對具有傾斜燃面的有質(zhì)量注入通道內(nèi)流場進行了研究。結(jié)果表明，燃面

4、傾斜角α與平直燃面長度L對燃燒室內(nèi)流場具有很重要的影響，用平直燃面代替傾斜燃面，不僅會高估壓降，而且會影響流場的其它參數(shù)，這種影響在加長燃燒室或大燃面傾斜角發(fā)動機中表現(xiàn)的尤為突出。
　　 (5)對帶壁面注入的旋轉(zhuǎn)通道（具有柱形裝藥旋轉(zhuǎn)固體火箭發(fā)動機通道）內(nèi)流場進行了研究。首先通過解析方法求解簡化后的歐拉方程，獲得了無粘情況下的旋轉(zhuǎn)通道解析解，在此基礎(chǔ)上，運用漸進展開匹配法求解引入粘性修正的切向動量方程，并獲得解析解，切向速度分布