喷管在深水中喷射流动的计算.ppt

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1、喷管在深水中喷射流动的计算翟大熙安亦然问题的提出本课题是《火箭喷管推力矢量特性计算》的第二部分任务：“喷管在水下喷射时，周围的水是否会流入喷管？”在此之前已经使用FLUENT5.5完成了推力特性计算和高背压单相流计算；希望使用FLUENT6.0解决这一可压缩－不可压缩两相流的计算任务问题的物理背景喷管在水下环境中籍燃气的喷射（射流）以产生推力，从流体力学的角度看，是属于一种两相流的流体动力学问题。具体到本问题：涉及的流体物质有燃气和水两种，在深水环境下具有较大的外围环境压力（背压）。当喷管内的燃气射流在喷管出口的压力小于背压时，射出的燃气就会受到外

2、围的水的压迫。这就引起了“水是否会进入喷管”的疑问。对上述疑问的定性判断在原本静止的条件下，流体是流向管内还是从管内向管外流，取决于管内流体总压小于还是大于环境压力。在本问题中，尽管背压较大，但是仍然远远小于燃气的总压，因此燃气可以拒水于管外。对问题的进一步分析从已进行的单相流计算（单一物质为燃气，背压等于水压，总压9.3MPa，总温3400K和背压0.5MPa，三维无扰流片（实质是属于轴对称流动））结果来分析，如果将外围流体换成水，射流引射和压差引起的流场物理量变化幅度似乎还应更小一些。这种粗略的分析不能完全取代精细的计算。因此我们进行了燃气通过

3、喷管在深水环境下的流动的计算。以空气为介质的单相流计算速度场以燃气为介质的单相流压力分布计算遇到的困难采用FLUENT提供的三种多相流模型均无法收敛（即使按非定长计算）VOFModelMixtureModelEulerianModelFLUENT多相流模型的限制VOFModelYoumustusethesegregatedsolver.TheVOFmodelisnotavailablewitheitherofthecoupledsolvers.Allcontrolvolumesmustbefilledwitheitherasinglefluidph

4、aseoracombinationofphases;theVOFmodeldoesnotallowforvoidregionswherenofluidofanytypeispresent.Onlyoneofthephasescanbecompressible.Streamwiseperiodicflow(eitherspecifiedmassflowrateorspecifiedpressuredrop)cannotbemodeledwhentheVOFmodelisused.Speciesmixingandreactingflowcannotbe

5、modeledwhentheVOFmodelisused.TheLESturbulencemodelcannotbeusedwiththeVOFmodel.Thesecond-orderimplicittime-steppingformulationcannotbeusedwiththeVOFmodel.TheVOFmodelcannotbeusedforinviscidflows.TheshellconductionmodelforwallscannotbeusedwiththeVOFmodel.MixtureModelYoumustusethe

6、segregatedsolver.Themixturemodelisnotavailablewitheitherofthecoupledsolvers.Onlyoneofthephasescanbecompressible.Streamwiseperiodicflow(eitherspecifiedmassflowrateorspecifiedpressuredrop)cannotbemodeledwhenthemixturemodelisused.Speciesmixingandreactingflowcannotbemodeledwhenthe

7、mixturemodelisused.Solidificationandmeltingcannotbemodeledinconjunctionwiththemixturemodel.TheLESturbulencemodelcannotbeusedwiththemixturemodel.Thesecond-orderimplicittime-steppingformulationcannotbeusedwiththemixturemodel.Themixturemodelcannotbeusedforinviscidflows.Theshellco

8、nductionmodelforwallscannotbeusedwiththemixturemodel.Eulerian