水下发射燃气射流初期流场的数值研究

【摘要】： 水下发射导弹具有隐蔽性和可移动性两大突出的优点，但同时也涉及极为复杂的物理过程。其中以导弹发动机水下点火初期的非定常过程为最甚。本文采用数值模拟方法，对导弹在水下点火发射燃气射流初期这一非定常过程进行了研究。 导弹(发动机)在水下点火以后，从燃烧室产生的燃气流经喷管喷入水环境中，会在导弹尾部形成一个燃气泡。本文通过对复杂物理模型的简化，采用计算流体力学软件FLUNET所提供的VOF方法对气水界面进行追踪。建立了非定常条件下二维轴对称燃气射流的数学模型，运用有限容积法和瞬态SIMPLE计算式，来模拟整个气水流场的形态。在时间步进求解的过程中，计算了非定常状态各个时刻的气流场和水流场的参数分布，得到了燃气泡的成长变化过程、激波运动和激波面形状。 本文还考虑了喷管入口压力上升速率和发射深度对整个流场的影响，给出了不同情况下流场参数和燃气泡的发展过程，并通过对气泡形状、激波位置和激波面形状的比较，得到了不同情况下的流场变化规律：随着压力上升速率的增加，燃气泡和激波形状发展速度加快，激波位置迁移的也快；随着发射深度的增加，燃气泡形状变得更为细长。