離心式噴嘴內部流動過程數值仿真分析

王　凱，楊國華，李鵬飛，張民慶，周立新

（1.液體火箭發動機技術重點實驗室，陜西西安710100；

2.西北工業大學航天學院，陜西西安710072；

3.上?？臻g推進研究所，上海201112）

離心式噴嘴內部流動過程數值仿真分析

王凱1，楊國華2，李鵬飛1，張民慶3，周立新1

（1.液體火箭發動機技術重點實驗室，陜西西安710100；

2.西北工業大學航天學院，陜西西安710072；

3.上海空間推進研究所，上海201112）

基于Coupled Level Set+VOF兩相流計算方法，分別模擬了敞口型與收口型離心式噴嘴內部流動過程，可視化展示了噴嘴內部填充過程，分析了噴嘴內部的流動特性及其詳細流場結構。捕捉到液膜表面波動和液膜表面內側空氣中的渦。結果表明：液膜表面波波谷內側的空氣中有渦存在，渦心連線處在軸向速度零速線上；噴嘴出口截面的軸向速度和切向速度具有明顯的分區流動特征。液膜表面波的波谷-波峰和氣體中的渦存在擠壓與被擠壓的相互作用，它們之間通過相界面變形傳遞這種氣液間相互作用。另外，將外噴霧場的計算結果與實驗結果對比，兩者吻合較好，間接驗證了內流場計算結果的準確性。

離心式噴嘴；內部流動過程；液膜表面波動；渦結構

0　引言

不管是在軍用領域還是民用領域，離心式噴嘴都有廣泛的應用，特別是液體火箭發動機領域和化工脫硫脫硝節能環保領域。因此，深入地研究離心式噴嘴，設計出高性能的離心式噴嘴可以供火箭發動機使用，也對提高脫硫脫硝霧化噴嘴的性能及產品設計的國產化具有重要的指導意義?！?br>