流体控制方案对矢量喷管内流场影响的数值模拟分析

"这篇论文是2003年3月投稿，由罗静、王强和额日其太三位作者完成，来自北京航空航天大学能源与动力工程学院。研究重点是对比分析两种流体控制方案在推力矢量喷管中的应用，即激波诱导和喉道倾斜，并通过数值模拟来探讨其内流场特性。" 在现代航空技术中，推力矢量控制是提升飞行器机动性能的关键技术之一。本文深入研究了这一领域的两种流体控制策略，以提高喷管的矢量调节能力。首先，作者们介绍了激波诱导矢量控制方案。这种方案利用激波产生的压力差改变喷流方向，通过在小落压比下增大注气量并在后缝处注入气体，可以实现最大的矢量角。然而，这种方法可能伴随着较高的能量损失。 接着，他们探讨了喉道倾斜矢量控制方案。此方案中，气流在扩张片上以一定角度注入，这不仅能产生较大的矢量角，而且由于减少了推力损失，因此被认为在保持或提高推力效率的同时，能有效控制喷流方向。此外，喉道倾斜设计还能减轻喷管的重量，降低成本，这为实际应用提供了更大的潜力。 为了进行这些分析，研究人员采用了局部加密的四边形结构网格，这是一种精细的数值模拟工具，用于划分流场网格。然后，他们应用二阶迎风离散格式和二方程湍流模型来解决强守恒形式的Navier-Stokes方程，这是流体力学中用于描述不可压缩流体运动的基本方程。通过这种方式，他们能够准确模拟流场动态，进而分析两种流体控制方案的推力矢量特性。 论文的结论指出，虽然激波诱导方案能在特定条件下提供较大的矢量角，但其推力损失不容忽视。相比之下，喉道倾斜方案不仅提供了良好的矢量控制效果，还降低了推力损失，具有更好的实用性和经济性。因此，喉道倾斜矢量控制方案被认为是未来推力矢量喷管技术发展的一个有前途的方向。 关键词：流体控制，数值模拟，矢量喷管，内流特性 这篇研究对于理解推力矢量喷管的内部流动机制及其控制策略有着重要的理论和实践意义，有助于推动相关领域的技术创新和发展。