有壁面質(zhì)量注入通道流體動(dòng)力學(xué)典型問題分析.pdf

1、鑒于有壁面注入通道空間流動(dòng)在發(fā)汗冷卻、多孔介質(zhì)通道空間流動(dòng)、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室流動(dòng)、內(nèi)彈道設(shè)計(jì)、燃燒及穩(wěn)定性研究中的重要性，本論文主要針對(duì)典型的帶壁面注入通道空間流動(dòng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，研究考慮了不同頭部注入模式的壁面注入通道、考慮壁面退移的軸對(duì)稱壁面注入通道、有顆粒相注入的兩相流通道、具有小傾斜角度的二維壁面注入通道及旋轉(zhuǎn)情況下的帶壁面注入通道流，主要工作及其結(jié)論如下：
　　 (1)給出了任意頭部注入情況下Taylor-Culi

2、ck流的分析解并進(jìn)行了數(shù)值研究，分別通過無粘、層流和湍流數(shù)值解驗(yàn)證了分析解的準(zhǔn)確性及應(yīng)用范圍；
　　 (2)對(duì)具有壁面退移的帶壁面質(zhì)量注入通道內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行研究，通過運(yùn)用空間相似與時(shí)間相似原理簡(jiǎn)化N-S方程，基于解析方法以及運(yùn)用攝動(dòng)法求解高階微分方程，然后采用CFD方法通過動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)該問題進(jìn)行數(shù)值模擬。分析比較不同的燃面無量綱減退率α及燃?xì)庾⑷肜字Z數(shù)R下，通道的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)及剪應(yīng)力分布。對(duì)于高燃速推進(jìn)劑，即α/R較大時(shí)，時(shí)間相關(guān)

3、性必須考慮，不考慮燃面退移的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)計(jì)算將低估ur，△Pr。
　　 (3)對(duì)二維兩相流通道內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析研究。首先采用Lagrange方法，基于攝動(dòng)法獲得了小Stokes數(shù)情況下通道兩相流的分析解。然后應(yīng)用Euler方法，獲得了通道兩相流的自相似解，應(yīng)用4階R-K方法求解出相似函數(shù)、速度及密度分布，給出了不同Stokes數(shù)情況下兩相流規(guī)律。
　　 (4)對(duì)具有傾斜燃面的有質(zhì)量注入通道內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，燃面

4、傾斜角α與平直燃面長(zhǎng)度L對(duì)燃燒室內(nèi)流場(chǎng)具有很重要的影響，用平直燃面代替傾斜燃面，不僅會(huì)高估壓降，而且會(huì)影響流場(chǎng)的其它參數(shù)，這種影響在加長(zhǎng)燃燒室或大燃面傾斜角發(fā)動(dòng)機(jī)中表現(xiàn)的尤為突出。
　　 (5)對(duì)帶壁面注入的旋轉(zhuǎn)通道（具有柱形裝藥旋轉(zhuǎn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通道）內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了研究。首先通過解析方法求解簡(jiǎn)化后的歐拉方程，獲得了無粘情況下的旋轉(zhuǎn)通道解析解，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用漸進(jìn)展開匹配法求解引入粘性修正的切向動(dòng)量方程，并獲得解析解，切向速度分布