發(fā)布時(shí)間：2024-05-22 01:52

　　為探索水下新型動(dòng)力系統(tǒng),以脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)(PDE)為載體,研究了爆轟推進(jìn)應(yīng)用于水下動(dòng)力推進(jìn)的可能性�；�于雷諾時(shí)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?xì)馍淞鞒跗诹鲌?chǎng)流動(dòng)模型,利用計(jì)算流體力學(xué)方法進(jìn)行了數(shù)值求解。結(jié)果表明:前導(dǎo)激波具有明顯的指向性,作用時(shí)間短,引起的壓力擾動(dòng)變化趨勢(shì)陡峭;燃?xì)馍淞饕�起的壓力擾動(dòng)不具有指向性,作用時(shí)間長(zhǎng),引起的壓力擾動(dòng)變化趨勢(shì)平緩; t=3 ms時(shí),燃?xì)馀莸钠骄鶛M向生長(zhǎng)速度為13.1 m/s,平均徑向生長(zhǎng)速度為12.7 m/s,燃?xì)馀菪螤顝某跏急馄叫椭饾u生長(zhǎng)為橢球型。

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【部分圖文】：

圖1計(jì)算域及邊界條件示意圖

圖1給出了PDE水下單次爆轟燃?xì)馍淞饔?jì)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(zhǎng)l=0.5m，計(jì)算域?qū)扺×長(zhǎng)L為0.6m×0.8m．全域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并在管口處進(jìn)行網(wǎng)格加密。經(jīng)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證和時(shí)間步長(zhǎng)無(wú)關(guān)性驗(yàn)證后，選取計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)為1μ....

圖2壓力進(jìn)口處馬赫數(shù)及靜壓隨時(shí)間變化曲線

PDE水下工作時(shí)，燃料和氧化劑在爆轟管內(nèi)充分混合，經(jīng)點(diǎn)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?xì)�。爆轟波抵達(dá)管口后，開(kāi)始與外流場(chǎng)中靜止的水相互作用，爆轟波透過(guò)氣體-液體界面，壓力擾動(dòng)以球面波形式向四周傳播。與PDE在大氣中的射流類(lèi)似，管口下游明....

圖3射流初始階段外流場(chǎng)壓力波傳播云圖

隨著爆轟管內(nèi)燃?xì)獾男狗�，管口壓力擾動(dòng)強(qiáng)度放緩，下游水流場(chǎng)中壓力變化趨于平緩。點(diǎn)x=0.6m、y=0.6m位于邊界點(diǎn)上，由圖6可知其壓力曲線變化趨勢(shì)與計(jì)算域內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)相同，無(wú)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(shí)刻軸線上壓力分布圖

圖4不同時(shí)刻軸線上壓力分布圖

圖3射流初始階段外流場(chǎng)壓力波傳播云圖計(jì)算域內(nèi)其余各監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力曲線的變化趨勢(shì)與r=0.5m、θ=0°處類(lèi)似。針對(duì)相同半徑上的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)，plθ為角度θ處前導(dǎo)激波壓力峰值，pl0°為0°處前導(dǎo)激波壓力峰值;pjθ為角度θ處燃?xì)馍淞饕�起的壓力峰值，pj0°為0°處燃?xì)馍淞饕�起的壓力�?...

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