国外燃气流场的研究现状近年来 ,国内外学者在火箭燃气射流噪声的研究方面做了较多工作 ,对射流气动噪声 问题 已经进行 了一 些实验研究 。 在数值模拟方 面,法 国的 Lupogll azoff等 采用 ON ER A M SD 代码首先对亚音速和超音速热射流流场进行了详细 的数值模拟 ,在流场计算 的基础上 ,采用了 2 种不同的面积分方程对热射流远场噪声进行了计算 ,分析了网格粗细 声源积分面积 的大小 、不同湍流模型对计算结果的影响,计算得 到的结果与实验测得的数据基本一致。 Daniel 等 通过大涡模拟的方法 ,对超音速射流进行 了数值研究 ,获得声场分布规律及 啸声 频率与试验结果 较为吻合。 Taku 等 J对过渡超声速 自由射 流的流场和 声场进行 了数值计算 ,讨论了射流剪切层厚度 和湍流强度对噪声场的影响。 胡国庆等 使用 Kirchhof 积分 和 C FD 方法相结合 的数值算法 ,通过高阶差分求解可压缩 N — s 方程 ,计算 了不同马赫数下 的射流流场 ,并研究 了远场噪声特性 。 胡声超等 提出了多 喷管代替单 喷管的固体火箭发动机燃气射流降噪方案 ,通过对单喷管和多喷管的计算结果对 比,得到多喷管结构在保证 固体火箭发动机主要性能参数 的前提下 ,起到 了较好的降噪效果 。燃气射流噪声不仅与射流马赫数 、雷诺数有关 ,还受喷管尺寸影响较大1。国外研究进程 在燃气射流数值计算方面的研究上国外比国内较早开展。起初,射流计算从简单的半经验理论[1]如Eastman-Radtke法则、AN半经验理论等开始,当时主要是对自由射流马赫盘的大小和位置进行估计。74513
由于流场中存在激波及稀疏波系等复杂结构,为了准确计算含激波的流场,发展起来两种计算方法一激波捕捉法[2]和方法二激波装配法[3]。
激波捕捉法适用于具有复杂波系的流场计算,而激波捕捉法则适用于较简单的波系流场计算。上世纪年代激波捕捉法得到了较好的发展,激波的捕捉格式有:
Mac-Cromark格式、Lax-Wendroff格式、Beam-Warming气格式和自动调节格式以及格式开关法等,这些格式都能较好地模拟自由射流的近场结构。但是,这些格式在实际计算中还存在一定问题,因为激波附近会产生非物理振荡致使计算精度下降。1977年,Van leer构造了MUSCL[4]格式对数值计算的发展起了巨大推动作用。1983年,Harten首次提出TVD格式,该格式能够对间断附近非物理的增长或减少起到抑制作用,消除了振荡,但是却会影响解的精度。论文网
1986年Harten又提出了无振荡格式,后来又与Osher等人提出本质无振荡ENO[5]格式,该格式解决了TVD格式的精度问题。Roe和Harten等人在近似黎曼解的基础上,运用特征理论和特征符号分裂,提出了CSCM方法。该方法能够将内点与边界处理的计算统一起来,对激波分辨能力有很大提高。
2 国内加注连接器的研究现状
国内研究进程
国内许多学者也对燃气射流的理论和数值计算、模拟进行了深入研究,提出了许多著名的计算方法张涵信院士由中心差分格式、二阶迎风和一阶迎风格式混合计算提出了NND格[6],并成功运用该格式模拟二维超声速轴对称无粘流场的结构。傅德薰等人建立了紧致迎风格式,并使用该方法成功地实现了可压缩轴对称射流近区的气动声场[7]和流场结构[8]等问题的模拟。此外,还提出了Mmb格式、耗散比拟方法等[9],并且提出了改进型和格式。马大为教授深入细致地研究了Codunov系列差分格式,并用改进的MUSCL二阶格式成功模拟腾口非定常复杂波场等工程实际问题。李军、曹从咏等[10]应用数值分析的方法研究了固体火箭高度欠膨胀燃气射流流场起始冲击波近场波系的形成与发展。