不同噴管形狀對(duì)pde性能影響分析-在線瀏覽
2025-07-14 04:20本頁(yè)面
【正文】 /SE）法的計(jì)算式，并在脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)模擬內(nèi)部流場(chǎng)中采用，結(jié)合定量和定性方法分析模擬結(jié)果，研究表明噴管可以有效改善 PDE的性能參數(shù)，但是噴管的形狀對(duì) PDE的性能影響較大。 [關(guān)鍵詞 ]脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī) 。數(shù)值模擬 。CE/SE method。nozzle 1 引言 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī) (pulse detonation engine,PDE)中，尾噴管的性能為有效將爆震室中高壓燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行推力，有效改善 PDE的性能。Yungster[3]在單次和多次爆震循環(huán)開展數(shù)值模擬，探討了擴(kuò)張噴管對(duì) PDE性能的改善狀況。 2 理論模型 PDE模型 數(shù)值模擬采用的 PDE參考 Cooper[4]等人研究采用的 PDE，爆震管直徑為 ，長(zhǎng)度為 。擴(kuò)張、收斂、收斂擴(kuò)張三種噴管中，出口截面積同進(jìn)口截面積的比值分別為1/ 1/2，其中收斂擴(kuò)張噴管中，喉部截面積同進(jìn)口截面積的比值是 5/8。針對(duì)爆震管長(zhǎng)與直徑的比值為8:1的 PDE，其內(nèi)部流場(chǎng)徑向效應(yīng)不顯著，主要以軸向效應(yīng)為主，而且前者對(duì)后者作用較小。其中 Um表示需要解答的守恒量， Fm表示對(duì)流項(xiàng)， Sm表示源項(xiàng)，Hm表示截面積變化時(shí)的對(duì)流項(xiàng)。假定化學(xué)反應(yīng)為單一步驟的反應(yīng)，那么可用 Arrenius公式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)能量變化，其源項(xiàng)可表示為： ω=Kρzexp(E+/RT) (2) 其中， R表示氣體常數(shù)， E+表示活化能， K表示指前因子。假定流場(chǎng)的變量具備連續(xù)型，那么每個(gè)求解元都可以進(jìn)行 Taylor級(jí)數(shù)展開，有效突破相鄰求解元得邊界，流程變量也可能不具備連續(xù)型，但是每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)的守恒元都具備相同的空間 — 時(shí)間積分通路。 1/2,177。 1/2,n177。 ,同時(shí)采用矩形 ABCD表示守恒元，采用菱形 AGDF表示求解元 ,見圖 2. Unj的算法 基于 Chang[2]采用的時(shí)間 — 空間處理方法，將 x1= x,x2= t定義為偶是空間 E2的兩個(gè)坐標(biāo)，根據(jù)高斯定理，定義Rm=1/A(dA/dx)Hm+Sm,那么方程 (1)可轉(zhuǎn)變?yōu)椋? RS(V)hmds =QvRmds (m =1,2,3,4) (3) 式中 :S(V)是 V在 E2上任意時(shí)空區(qū)域的邊界 ,hm= (Fm,Um)是時(shí)空通量流密度矢量。針對(duì)任何一個(gè)(x,t)ISE(j,n),其 ,Fm(x,t)和 Um(x,t)可分別被離散量 F*m(x,t。j,n)取代。j,n) = (Um)nj+(Umx)nj(xxj)+(Umt)nj(ttn) (4) F*m(x,t。j,n) = (F*m(x,t。j,n)) (6) 可見，方程 (3)的近似離散量為： RS(V)h*mds =QvR*mds, P(j,n)I8 (7) 分別求出每個(gè)守恒元 CE(j,n),的 h*m，并將該值套進(jìn)公式 (7)，得出如下差分方程： (Um)nj(Rm)nj$t2= [(Um)n1/2j1/2+(Um)n1/2j+1/2+(Sm)n1/2
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