煤油燃料单模块发动机性能评估

摘要

在超燃冲压发动机的设计和分析中,计算流体力学(CFD)已经成为三大研究手段之一.然而,单靠计算或者试验来评估超燃冲压发动机的性能是非常困难的.因此,必须将计算和试验有效结合起来,才能对发动机的性能进行合理的评估.本文采用带化学非平衡流动的全NS方程,模拟直径600mm喷管的脉冲风洞M=6的真实条件,首先对隔离段高度H=68mm的煤油燃料大尺度单模块发动机进行了性能评估,计算和试验的推力增益比冲符合较好(11000s).在此基础上,采用了大约300万网格和1024个CPU,在MPP机上对隔离段高度H=15mm带动力飞行器的整个推进流道进行了三维大规模并行模拟.无论是冷流还是热流,计算的壁面压力分布和试验都吻合得非常好.同时,计算给出了整机的详细流场特性和完整的性能分析.在M=6的时候,计算给出的推力增益是576.9N,而试验给出的结果是560N,计算较好的预测了试验结果.