环形引射器流场研究

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1、第41卷第2期火箭推进V01．41，№·22015年4月JOURNALOFROCKETPROPULSIONApr．2015环形引射器流场研究崔明功1，郭然2(1．北京航天试验技术研究所，北京100074；2．北京雷特新技术实业公司，北京100074)摘要：采用数值模拟与缩比试验相结合的方法，对环形引射器内部流场进行了分析，对数值模拟结果与缩比试验结果进行了比对，验证了数值仿真模型及选取的控制方程的有效性和准确性。结果表明，采用数值模拟得到的结果与缩比试验结果基本一致，数值模拟能够正确反映环形引射器流场状况。关键

2、词：环形引射器；缩比试验；流场；数值模拟中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672-9374(2015)02—0075-04StudyonflowfieldofannularejectorCUIMing-gon91，GUORan2(1。BeijingInstituteofAerospaceTestTechnology,Beijing100074，China；2．BeijingRateNewTechnologyCorporation，Beijing100074，China)Abstract：Num

3、ericalsimulationandsub—scaletestwasappliedtoanalyseflowfieldofannularejector．Theresultsofthenumericalsimulationandsub—scaletestarecompared，whichprovethatthenumericalsimulationmodelandtheselectedcontrolequationareeffectiveandcorrect．Theresultsshowthattheresul

4、tsofnumericalsimulationandsub．scaletestarebasicallysame，andflowfieldoftheannularejectorcanbereflectedaccuratelybynumericalsimulation．K坷words：annularejector；sub·scaletest；flowfield；numericalsimulationO引言新一代大型火箭发动机具有尺寸大、推力大、流量大、燃气总温高等特点，这给高模试验设备研制与建设提出了极高要求。国外

5、大型火箭发动机高空模拟试车台绝大多数采用了真空舱、扩压器、环形引射器的结构方案Il-2】。目前环形引射器资料较少，环形引射器又涉及两相流、超音速混合、激波等复杂问题，影响因素多，理论设计结果往往存在一定偏差，需要从试验、数值模拟两方面进行环形引射器的流场特性研究。本文以环形引射器的缩比模型来进行试验研究，并以氮气作为环形引射器的模拟负载，在取得各工况的试验数据基础上，利用数值模拟对缩比模型进行了流场特性分析。对数值模拟结果与试验结果进行了比对。最后对数值模拟过程中遇收稿日期：2014—09—22；修回日期：20

6、14—12—10作者简介：崔明功(198l一)，男，高级工程师，研究领域为液体火箭发动机试验技术76火箭推进2015年4月到的问题进行了分析，并修正了数值仿真模型。1缩比试验介绍1．1试验原理为减少设备规模，降低试验成本，试验采用缩比模型来模拟真实产品工作状态，并利用氮气代替发动机点火产生的燃气。引射工质采用实际工作蒸汽。这种方式既保证了低试验成本又能模拟全尺寸产品的真实工作状态，对后续设计具有实际指导性意义。试验系统由氮气供气系统、蒸汽供气系统、测控系统及缩比试验模型组成【3】。试验过程中高压氮气通过减压器调

7、整至所需压力，并通过氮气喷嘴形成超音速气流来模拟发动机燃气。气流通过扩压器时，利用自身的引射效果使真空舱产生真空。环形引射器位于扩压器后，高压蒸汽通过超音速引射喷嘴膨胀形成高速低压引射气流进入环形引射器管道内，并与低压低动能的被引射流在环形引射器管道内进行充分混合，最后达到排放压力排放至周围环境中。1．2缩比模型结构及参数缩比试验模型结构如图1所示，模型由真空舱，氮气喷嘴，扩压器，环形引射器，压力测点等组成㈨。1)真空舱为圆柱形，直径为150mm，长200mm，两端焊接法兰，并分别与端盖连接。上游端盖中心装有M

8、36x1内螺纹，与氮气喷嘴螺纹连接，方便氮气喷嘴轴向位置变化。下游端盖带有氮气喷嘴径向固定装置，用于保证模拟喷管与真空舱、出口法兰同心。2)氮气喷嘴出口直径28mm，喉部直径6mm，喷管扩张角17，喷管收敛角60。。3)二次喉道扩压器由入口段、收敛段和喉部段组成。内型面尺寸：入口直径54mm，收敛半角60，喉部直径40mm，喉部长径比7．0。4)环形引射器由蒸汽喷嘴和混合扩压段组成。蒸