二次燃烧对多喷管运载火箭底部热环境影响研究

作     者：周志坛 李怡庆 江平 包轶颖 ZHOU Zhitan;LI Yiqing;JIANG Ping;BAO Yiying

作者机构：南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063 上海宇航系统工程研究所上海201109 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2024年第39卷第6期

页      面：287-298页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：江西省自然科学青年基金(20224BAB211010) 

主　　题：二次燃烧 多喷管运载火箭 热环境 反应流 冻结流 

摘      要：火箭飞行时,尾焰中富燃燃气将继续与空气中氧气发生二次燃烧,导致尾流场温度升高。基于三维可压缩Navier-Stokes方程、混合RANS/LES湍流模型、DOM辐射模型和有限速率化学动力学模型建立多喷管火箭尾焰反应流模型,并通过与风洞试验数据对比验证了模型有效性。基于此,开展了6个不同高度下双喷管火箭和四喷管火箭反应流与冻结流流场对比分析。研究表明:二次燃烧主要发生在羽流混合层中,引起的流场峰值温度增幅随飞行高度增加而减小,最高可达10.16%,最低仅为0.86%。同一高度下,当羽流由近场向远场转变时,二次燃烧效应逐渐增强。相较于双喷管火箭,二次燃烧对四喷管火箭底部热环境影响更小。另外,多喷管火箭底部峰值热流随高度增加基本表现为先增大后减小的趋势。