﻿ 垂直发射装置燃气排导效率研究
 舰船科学技术  2018, Vol. 40 Issue (6): 139-142 PDF

1. 海军装备部军械装备局，北京 100841;
2. 郑州机电工程研究所，河南 郑州 450015

Research on the gas exhaust efficiency of a vertical launcher
YANG Zhi-hong1, LIU Jun-zhou2
1. Ordnance Equipment Bureau of Naval Equipment Department, Beijing 100841, China;
2. Zhengzhou Electromechanical Engineering Research Institute, Zhengzhou 450015, China
Abstract: According to solving three-dimensional Navier-Stokes equation, by using $k - \varepsilon$ turbulent model and numerical simulation, the effect of gas exhaust efficiency of different structures is simulated when missile is launched in same kind of gas exhaust system.According to numerical simulation, gas exhaust efficiency of different structures and temperature curve of different places are achieved, which are of great value to the design of gas exhaust system.
Key words: vertical launcher     gas exhaust     efficiency     Fluent
0 引　言

1 计算模型 1.1 物理模型

 图 1 燃气排导通道结构示意图 Fig. 1 The structure of gas exhaust channel
1.2 控制方程

 $\frac{{\partial p}}{{\partial t}} + \frac{\partial }{{\partial {x_i}}}\left( {\rho {u_i}} \right) = 0\text{，}$ (1)

 $\frac{\partial }{{\partial t}}\left( {\rho {u_i}} \right) + \frac{\partial }{{\partial {x_j}}}\left( {\rho {u_i}{u_j}} \right) = \frac{{\partial p}}{{\partial {x_i}}} + {F_{\mu + \mu t}}\text{，}$ (2)

 $\frac{\partial }{{\partial t}}\left( {\rho E} \right) + \frac{\partial }{{\partial {x_i}}}\left[ {{u_i}\left( {\rho E + p} \right)} \right] = G\text{。}$ (3)

2 边界条件 2.1 入口边界条件

2.2 出口边界条件

2.3 壁面边界条件

2.4 初始条件

3 计算方案与计算区域 3.1 计算方案

3.2 计算区域

 图 2 计算区域及网格划分 Fig. 2 The calculation domain and grid
3.3 燃气排导有效性分析

 $\begin{split}&{\text{燃气排导率}}=\\&\frac{\text{从排气道排出的流量}}{\text{从排气道排出的流量}+\text{从发射箱排出的流量}}\text{。}\end{split}$ (4)

4 计算结果 4.1 燃气排导效率

 图 3 方案2排导效率 Fig. 3 Exhaust efficiency of scheme 2
4.2 结果分析

HR相同（方案1与方案2、方案3与方案4、方案5与方案6、方案7与方案8）时，Φ值由230 mm增加到280 mm时，排导效率增加较多，说明排气直管直径对排气效率影响较大。

RΦ相同（方案1与方案5、方案3与方案7）时，H值由250 mm增加到300 mm时，排导效率变化不明显。方案2与方案6、方案4与方案8相比，H值增加排导效率有所下降。

HΦ相同（方案1与方案3、方案2与方案4、方案5与方案7、方案6与方案8）时，R值由400 mm增加到415 mm时，排导效率有增有减。

 图 4 方案2燃气流在排导通道内的运动 Fig. 4 Movement of gas flow in exhaust channel of scheme 2

 图 5 方案2 P1～P4点温度变化 Fig. 5 Temperature variation of P1～P4 of scheme 2

5 结　语

1）排气直管直径对排导效率影响最大，直径越大，越有利于燃气排导。

2）收缩段高度和排气弯管半径对排导效率影响较小，可以根据结构尺寸确定。

 [1] 赵贤超. 意外点火时燃气排导系统流场仿真分析[J]. 实验流体力学, 2012, 26(4):59–60. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ltlxsyycl201204012 [2] 何朝勋, 戴宗妙. 同心筒发射装置燃气排导研究[J]. 舰船科学技术, 2007, 29(1):71–75. http://mall.cnki.net/magazine/Article/JCKX201211000.htm [3] 苗佩云, 袁曾凤. 筒内复杂流场三维数值模拟[J]. 弹箭与制导学报, 2004, 24(1):71–72. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=djyzdxb200401023 [4] 苏铭德, 黄素逸. 计算流体力学基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 1997.