飞行器排气喷管尾焰中离散颗粒分布特性的大涡模拟研究

摘要

气溶胶红外隐身技术是抑制飞行器排气喷管强红外辐射的有效技术措施,其作用效果与气溶胶颗粒分布形态密切相关.本文设计了地面状态气溶胶颗粒投射的仿真环境,采用大涡模拟和颗粒离散相模型对含气溶胶颗粒的飞行器排气喷管尾部气固两相剪切流进行数值模拟研究.研究发现:气溶胶颗粒群在进入剪切流的初始阶段沿喷射方向保持惯性;在发展段颗粒开始被高速剪切流卷携,颗粒群在流场中扩散;在掺混和完全弥散段,颗粒扩散明显,基本呈现对称分布,颗粒层厚度迅速增大,且内层颗粒温度高于外层颗粒温度;颗粒直径的大小直接影响颗粒的分布特性,当减小颗粒尺寸时,尾焰尾部的颗粒浓度和颗粒分布范围明显增大,且外层颗粒中保持冷态的颗粒数增多,能够对尾焰形成"厚且冷"的包裹,有利于提升气溶胶红外辐射抑制效果.