超声速稠密两相流条件下燃气舵绕流特性研究

论文摘要

本论文的研究内容是基于某导弹的燃气舵推力矢量系统,采用数值模拟手段,对于纯气相流场和气-固两相流场中燃气舵的绕流进行仿真,并研究了燃气舵的气动特性。主要研究内容为：1、建立了燃气舵纯气相绕流流场的物理模型。给定初始边界的处理方法,采用k-ε两方程湍流模型对燃气舵模型进行了纯气相湍流计算。分析了燃气舵舵偏角对绕流流场结构的影响,并给出了舵偏角与力学性能之间的变化规律。2、建立了燃气舵气-固两相绕流流场的物理模型,给定初始边界条件,对该模型进行了气-固两相绕流流场计算。主要研究了舵偏角、颗粒尺寸等因素对绕流的影响,分析了升力、阻力等力学特性随舵偏角的变化规律。本文考虑了舵偏角以及固体颗粒直径等因素对燃气舵绕流流场结构的影响,并得到了燃气舵的相关气动力特性。本文研究工作与结果已为某型号导弹的燃气舵推力矢量控制系统的设计和应用提供了参考价值,同时为后续研究提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景和意义
• 1.2 国内外燃气舵的研究状况
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 燃气舵三维绕流的基本理论
• 2.1 纯气相绕流流场基本理论
• 2.1.1 基本假设
• 2.1.2 湍流数学模型
• 2.1.3 湍流控制方程组的通用形式
• 2.2 气-固两相流基本理论
• 2.2.1 基本假设
• 2.2.2 两相流湍流数学模型
• 2.3 边界条件
• 2.3.1 气相边界条件定义
• 2.3.2 颗粒相边界条件
• 2.4 相间耦合的求解步骤
• 2.5 本章小结
• 3 燃气舵气动设计
• 3.1 燃气舵工作原理
• 3.2 燃气舵气动设计
• 3.2.1 燃气舵气动布局和舵体的安装位置
• 3.2.2 燃气舵的舵面尺寸设计
• 3.2.3 舵轴位置的确定
• 3.3 本章小结
• 4 燃气舵三维气相绕流数值模拟与分析
• 4.1 物理模型
• 4.1.1 喷管、燃气舵和耳片组合体
• 4.1.2 计算区域
• 4.1.3 网格划分
• 4.1.4 边界设置
• 4.1.5 基本参数
• 4.2 整个计算域轴截面流场分析
• 4.3 燃气舵绕流流场分析
• 4.3.1 马赫数云图分析
• 4.3.2 温度场分析
• 4.3.3 力学性能分析
• 4.3.4 喷管出口轴线流场上参数分析
• 4.3.5 舵翼之间的干扰
• 4.3.6 环境温度对舵绕流的影响
• 4.4 本章小结
• 4.4.1 工作总结
• 4.4.2 主要结论
• 5 燃气舵三维气-固两相绕流数值模拟与分析
• 5.1 颗粒轨迹分析
• 5.2 绕流流场分析
• 5.3 力学性能分析
• 5.3.1 燃气舵舵片压力分布
• 5.3.2 燃气舵周围压力曲线
• 5.3.3 燃气舵力学特性分析
• 5.4 喷口下游轴线上的参数变化
• 5.5 本章小结
• 5.5.1 主要工作
• 5.5.2 主要结论
• 6 总结
• 6.1 工作总结
• 6.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录