發(fā)布時間：2024-05-22 01:52

　　為探索水下新型動力系統(tǒng),以脈沖爆轟發(fā)動機(PDE)為載體,研究了爆轟推進應用于水下動力推進的可能性。基于雷諾時均Navier-Stokes方程和耦合Level-Set方程的流體體積函數(shù)多相流模型、重整群化k-ε湍流模型建立了PDE水下單次爆轟燃氣射流初期流場流動模型,利用計算流體力學方法進行了數(shù)值求解。結(jié)果表明:前導激波具有明顯的指向性,作用時間短,引起的壓力擾動變化趨勢陡峭;燃氣射流引起的壓力擾動不具有指向性,作用時間長,引起的壓力擾動變化趨勢平緩; t=3 ms時,燃氣泡的平均橫向生長速度為13.1 m/s,平均徑向生長速度為12.7 m/s,燃氣泡形狀從初始扁平型逐漸生長為橢球型。

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖1計算域及邊界條件示意圖

圖1給出了PDE水下單次爆轟燃氣射流計算域及邊界條件示意圖，其中爆轟管直徑D=60mm，壁厚δ=6mm，爆轟管長l=0.5m，計算域?qū)扺×長L為0.6m×0.8m．全域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并在管口處進行網(wǎng)格加密。經(jīng)網(wǎng)格無關(guān)性驗證和時間步長無關(guān)性驗證后，選取計算時間步長為1μ....

圖2壓力進口處馬赫數(shù)及靜壓隨時間變化曲線

PDE水下工作時，燃料和氧化劑在爆轟管內(nèi)充分混合，經(jīng)點火與燃燒轉(zhuǎn)爆轟(DDT)裝置作用后形成穩(wěn)定傳播的爆轟波，波后是高溫高壓高速燃氣。爆轟波抵達管口后，開始與外流場中靜止的水相互作用，爆轟波透過氣體-液體界面，壓力擾動以球面波形式向四周傳播。與PDE在大氣中的射流類似，管口下游明....

圖3射流初始階段外流場壓力波傳播云圖

隨著爆轟管內(nèi)燃氣的泄放，管口壓力擾動強度放緩，下游水流場中壓力變化趨于平緩。點x=0.6m、y=0.6m位于邊界點上，由圖6可知其壓力曲線變化趨勢與計算域內(nèi)監(jiān)測點相同，無假波出現(xiàn)，證明了非反射壓力出口邊界條件的穩(wěn)定性。圖4不同時刻軸線上壓力分布圖

圖4不同時刻軸線上壓力分布圖

圖3射流初始階段外流場壓力波傳播云圖計算域內(nèi)其余各監(jiān)測點壓力曲線的變化趨勢與r=0.5m、θ=0°處類似。針對相同半徑上的各監(jiān)測點，plθ為角度θ處前導激波壓力峰值，pl0°為0°處前導激波壓力峰值;pjθ為角度θ處燃氣射流引起的壓力峰值，pj0°為0°處燃氣射流引起的壓力峰....

本文編號：3980224