[发明专利]关于多喷管火箭流场及对流/辐射耦合换热的仿真方法有效
申请号: | 201811007100.1 | 申请日: | 2018-08-30 |
公开(公告)号: | CN109359325B | 公开(公告)日: | 2022-09-20 |
发明(设计)人: | 周志坛;乐贵高 | 申请(专利权)人: | 南京理工大学 |
主分类号: | G06F30/15 | 分类号: | G06F30/15;G06F30/28;G06F30/23;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14 |
代理公司: | 南京理工大学专利中心 32203 | 代理人: | 唐代盛 |
地址: | 210094 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 关于 喷管 火箭 对流 辐射 耦合 仿真 方法 | ||
1.一种关于多喷管火箭流场及对流/辐射耦合换热的仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、建立多喷管火箭三维模型;
步骤2、利用多重分块结构化网格方法对三维模型进行网格划分;
步骤3、建立多喷管火箭羽流流场以及对流换热的数学模型:对N-S多组分方程进行AUSM+格式离散,积分-微分得到模型边界处的无粘通量;具体步骤如下:
3.1、设燃气射流满足:(1)燃气射流满足连续介质;(2)燃气射流为可压缩纯气相介质;(3)燃气射流内部无化学反应发生;(4)采用燃气和空气多组份混合流动模型,多种组份均满足理想气体状态方程;
3.2、建立燃气多组份输运方程为
其中,Yi为火箭燃气组份i的质量分数,为火箭燃气组份扩散通量,Ri为火箭燃气组份i经过化学反应的净生成率,Si为由自定义源项的火箭燃气弥散相所引起的生成率,t为多喷管火箭飞行时间,ρ为火箭燃气的流体密度,N为火箭燃气组份的数量;
其中组份扩散通量为
Di,m为混合介质中组份i的扩散系数,为燃气流微元体的散度;
3.3、在直角坐标系下,建立N-S多组分方程的守恒形式为:
其中,V为火箭飞行的速度矢量,Q为火箭燃气燃烧热量,S为多喷管火箭的广义源项,为直角坐标系x、y、z方向上的方向向量,E、F和G为x,y,z方向上的火箭燃气流通量矢量,Ev、Fv和Gv为x,y,z方向上的火箭燃气粘性通量矢量;
3.4、对N-S多组分方程进行AUSM+格式离散,求解模型边界处的无粘通量;
3.5、利用AUSM+格式完整表达式,求解模型边界处的无粘通量;
步骤4、打开改良后DOM辐射模型,得到模型辐射吸收系数:利用DOM辐射模型对辐射传热的积分-微分基本方程离散;得到各点的辐射强度值;
步骤5、用RNG k-ε湍流模型进行求解,输出马赫数、温度、压力流场及对流/耦合热流云图。
2.根据权利要求1所述的关于多喷管火箭流场及对流/辐射耦合换热的仿真方法,其特征在于,步骤2对三维模型进行网格划分,具体包括以下步骤:
2.1、对多喷管火箭三维模型进行分块处理,将总体计算域分为三个子域:芯级段及环绕芯级段的外域;助推器以及喷管区域;喷管下方燃气羽流区域;
2.2、对激波强间断区域进行结构化网格加密处理,保证网格的正交性和光顺性,对其它计算区域网格作由密到疏过渡处理。
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