留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大扩张比喷管分离流动冷流试验研究

刘沛 李耿 赵利

刘沛, 李耿, 赵利. 大扩张比喷管分离流动冷流试验研究[J]. 实验流体力学, 2017, 31(1): 62-66. doi: 10.11729/syltlx20160067
引用本文: 刘沛, 李耿, 赵利. 大扩张比喷管分离流动冷流试验研究[J]. 实验流体力学, 2017, 31(1): 62-66. doi: 10.11729/syltlx20160067
Liu Pei, Li Geng, Zhao Li. Experimental study on cold separation flow in large expansion ratio nozzle[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(1): 62-66. doi: 10.11729/syltlx20160067
Citation: Liu Pei, Li Geng, Zhao Li. Experimental study on cold separation flow in large expansion ratio nozzle[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(1): 62-66. doi: 10.11729/syltlx20160067

大扩张比喷管分离流动冷流试验研究

doi: 10.11729/syltlx20160067
详细信息
    通讯作者:

    刘沛(1989-),男,河南省南阳人,助理工程师。研究方向:固体火箭发动机设计。通信地址:陕西省西安市120信箱(710025)。E-mail:liupei0102@163.com

  • 中图分类号: V435

Experimental study on cold separation flow in large expansion ratio nozzle

  • 摘要: 为研究流动分离条件下气流特性,针对某试验大扩张比喷管,开展了地面冷流试验研究。试验得到了分离点前后测点压强与入口压强的变化规律,并对测点压强数据进行了傅里叶分析。研究结果表明,随着入口压强升高,分离点前测点压强不断升高,分离点后测点压强降低,远离分离点的下游测点压强基本不变,且略低于环境压强;流动分离会导致分离点后压强脉动增大,且脉动主要为50Hz以内的低频脉动,该研究为大扩张比喷管的设计及试验提供了重要参考。
  • 图  1  喷管结构图

    Figure  1.  Configuration of test nozzle

    图  2  试验装置照片

    Figure  2.  Photo of test facility

    图  3  试验过程喷管外壁情况

    Figure  3.  Photo of nozzle in test

    图  4  入口测点压强-时间曲线

    Figure  4.  p-t curve at inlet

    图  5  p1测点压强-时间曲线

    Figure  5.  p-t curve oftest point p1

    图  6  p2测点压强-时间曲线

    Figure  6.  p-t curve of test point p2

    图  7  p8测点压强-时间曲线

    Figure  7.  p-t curve oftest point p8

    图  8  流动分离条件下喷管壁面压强变化曲线[15]

    Figure  8.  Wall pressure distribution under the separation condition

    图  9  试验壁面压强分布,pc=4.28MPa

    Figure  9.  Wall pressure distribution by test,pc=4.28MPa

    图  10  测点p4~p6p11的压强-时间曲线,pc = 4.28MPa

    Figure  10.  p-t curve of test points p4~p6p11,pc = 4.28MPa

    图  11  测点p4数据频谱

    Figure  11.  Spectrum of pressure of test point p4

    图  12  测点p5数据频谱

    Figure  12.  Spectrum of pressure of test point p5

    图  13  测点p6数据频谱

    Figure  13.  Spectrum of pressure of test point p6

    图  14  测点p11数据频谱

    Figure  14.  Spectrum of pressure of test point p11

    表  1  测点p4~p6p11压强数据统计分析

    Table  1.   Statistic analyses of pressure data of test points p4~p6p11

    Pointspmin/kPapmax/kPa(pmax-pmin)/kPapstd/kPa
    p445.5150.274.760.6642
    p535.2737.712.440.3073
    p663.6675.9212.261.5333
    p1184.2798.8814.612.0707
    下载: 导出CSV
  • [1] Nave L H, Coffey G A. Sea level side loads in high-area-ratio rocket engines[R]. AIAA-73-1284, 1973.
    [2] Terhardt M, Hagemann G. Flow separation and side-load behavior of the Vulcain engine[R]. AIAA-99-2762, 1999.
    [3] Yasuhide W, Norio S. LE-7A engine nozzle flow separation phenomenon and the possibility of RSS suppression by the step inside the nozzle[R]. AIAA-2004-4014, 2004.
    [4] Antonio M J, Juan S J. Numerical study of the start-up process in an optimized rocket nozzle[J]. Aerospace Science and Technology, 2008, 12 (12): 485-489. https://www.researchgate.net/publication/239407564_Three-dimensional_simulation_of_the_self-oscillating_flow_and_side-loads_in_an_over-expanded_subscale_rocket_nozzle
    [5] Vicent L, Heuy D K, Toshiaki S, et al. Numerical investigation of transient side-loads in the start-up process of a rocket nozzle[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2010, 24 (2): 593-399. doi: 10.1007/s12206-009-1215-5
    [6] Gross A, Weiland C. Numerical simulation of hot gas nozzle flows[J]. Journal of Propulsion and Power, 2004, 20 (5): 879-891. doi: 10.2514/1.5001
    [7] Joseph H R, David M M, Andrew M B. Nozzle side load testing and analysis at Marshall Space Flight Center[R]. AIAA-2009-4856, 2009.
    [8] Hagemann G, Frey M. Shock pattern in the plume of rocket nozzles: needs for design consideration[J]. Shock Waves, 2008, 17 (6): 387-395. doi: 10.1007/s00193-008-0129-y
    [9] Nasuti F, Onofri M. Shock structure in separated nozzle flows[J]. Shock Waves, 2009, 19 (13): 229-237. https://www.researchgate.net/publication/225780862_Shock_Structure_in_Separated_Nozzle_Flows
    [10] Frey M, Stark R, Ciezki H K, et al. Subscale nozzle testing at the p6.2 nozzle stand[R]. AIAA-2000-3777, 2000.
    [11] Kwan W, Stark R. Flow separation phenomena in subscale rocket nozzles[R]. AIAA-2002-4229, 2002.
    [12] 王艺杰, 鲍福廷, 杜佳佳. 固体火箭发动机喷管分离流动数值模拟及试验研究[J]. 固体火箭技术, 2010, 33 (4): 406-408. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201004009.htm

    Wang Y J, Bao F T, Du J J. Numerical simulation and expeniment of flow separation in SRM nozzle[J]. Journal of Solid Rocket Technology. 2010, 33 (4): 406-408. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201004009.htm
    [13] 胡海峰, 鲍福廷, 蔡强, 等. 大膨胀比火箭发动机喷管分离流动与气动弹性分析[J]. 固体火箭技术, 2011, 34 (6): 711-716. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201106010.htm

    Hu H F, Bao F T, Cai Q, ec al. Flow separation and aeroelastic coupling analysis in overexpanded rocket nozzles[J]. Journal of Solid Rocket Technology. 2011, 34 (6): 711-716. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201106010.htm
    [14] 杨月诚, 吴朋朋, 高双武, 等. 快速升压过程喷管侧向载荷流固耦合分析[J]. 固体火箭技术. 2012, 35 (4): 463-473. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201204009.htm

    Yang Y C, Wu P P, Gao S W, et al. Rapid pressurization side load fluid-structure coupled analysis in SRM nozzle[J]. Journal of Solid Rocket Technology. 2012, 35 (4): 463-473. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201204009.htm
    [15] Östlund J. Flow processes in rocket engine nozzles with focus on flow separation and side-loads[R]. Technical reports from Royal Institute of Technology Department of Mechanics S-100 44 Stockholm, Sweden, 2002.
  • 加载中
图(14) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  247
  • HTML全文浏览量:  150
  • PDF下载量:  8
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-17
  • 修回日期:  2016-07-26
  • 刊出日期:  2017-02-25

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日