环喉式膨胀偏流喷管结构参数研究

摘要

固体火箭发动机在工作过程中会产生多种损失，如摩擦损失、化学不平衡损失、非适应性损失等。其中，喷管的非适应性损失所占比重最大。本研究使用FLUENT商业软件对环喉式膨胀偏流喷管(ED喷管)的工作过程进行数值仿真,描述了环喉式ED喷管在"开放"和"闭合"工作模态的流场特征,分析了塞锥基底半径(H)、喷管喉口处上下圆弧半径比(Rdown/Rup)、喷管扩张段外壁型面和塞锥扩张段长度(L1)对环喉式ED喷管性能的影响.研究发现,塞锥基底半径和Rdown/Rup会对喷管性能产生显著影响,随着塞锥基底半径增加,喷管推力显著上升,在17.6km高度工况,推力较传统钟型喷管提升62.27％;随着Rdown/Rup值增加,喷管推力下降;喷管扩张段外壁型面和塞锥扩张段长度对喷管性能影响较小.通过分段拟合,获得不同塞锥扩张段长度的ED喷管在"开放"模态的推力计算公式,可以较好地预测ED喷管在"开放"工作模态下的推力增益.