圆锥塞式喷管水下喷气推进高速射流场特性的数值研究

摘要

采用流体体积法(VOF)两相流模型对设计马赫数2.0的圆锥塞式喷管水下发射初期动态流场进行气水耦合数值模拟.计算给出喷管流场结构及射流发展规律、塞锥表面流动、气液界面及传播特性,并对水下与海平面大气环境下的推力补偿特性进行对比.计算结果显示:与Laval喷管气泡变化过程有所不同,圆锥塞式喷管近场流动稳定,不会出现显著的大幅度胀鼓-颈缩或回击现象,但存在高频小幅度的胀鼓-颈缩现象,一个鼓胀-颈缩振荡过程的平均频率高达102.04Hz;相比于大气环境,水下圆锥塞式喷管具有较高推力补偿能力,但是,高度过膨胀状态下,水下圆锥塞式喷管推力系数随时间变化一直处于剧烈振荡状态,并伴随有低频高值推力脉冲.