力學(xué)大會(huì)2015集凝膠推進(jìn)劑在錐形噴注器中流動(dòng)特性

（理工大學(xué),210094.在過件對噴動(dòng)壓損觀規(guī)圓“現(xiàn)形“較時(shí)現(xiàn)了錐發(fā)“1.n時(shí)動(dòng)04現(xiàn)級觀過.時(shí)壓損0慢。 度、高安全性等，但它屬于非流體，粘度與剪切速率有關(guān)，流動(dòng)情況復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)研究難度大1。2-研究。ChangjinYoon和Stephenuvw uuvuwu1p1τxxτxyτxz

ρx y z uvvvwv1p1τyxτyyτyz

ρx y z uwvwww1p1τzxτzyτzz

ρx y z u uwτ

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z w k u v u vw2/

2

y

y

nnpn n1u Rnrn n12kL πR3ττ ττQ ()nτ2 (w)n τkw 3n1kw冪律流體直圓管流壓13npQn πnR13n π

n1rn

n對于錐型管道取距收斂段兩端各0.5mm處截面，兩截面處u0，v0，均屬于緩變面，忽略重力，其總流的方程可以表示11

2

修正系數(shù)a

a1

3(uu)2A

a)稠度系數(shù)K為 b)稠度系數(shù)K為增大。理論和仿真值對比二者相一致，誤差很小，由此本文采用網(wǎng)格加密和模型參a

0

常見的噴注器，其構(gòu)型如圖2.4所示，圖中L為收斂段的長度，d1和d2分別為和出口直徑，θ為收斂半角。截面1和2為收斂段的截面和出口截面。軸對稱邊界和固壁進(jìn)行加理，錐形管道的和出口邊界條件分別采用速度邊界和壓力出口邊圖2.4錐形噴注器幾何結(jié)此定義截面處的平均表觀粘度η2K1rγn1dr

式中為圓為某點(diǎn)到軸線為研究收斂角度對錐管內(nèi)表觀粘度和壓力損失的影響保持流量不變?nèi)〕矶认禂?shù)0.P.n流動(dòng)指數(shù)0.45，直徑比為3，計(jì)算了不同收斂角度的流動(dòng)圖3.6給出了各個(gè)角度沿軸線的平均表觀圖中為收斂段某點(diǎn)到收斂段的距離從圖中可以看出沿軸線方向凝膠表觀粘度逐漸降低而在處小于30時(shí)隨角度增大平均表觀粘度減小而大于30時(shí)則是呈增大趨勢這主要是由于隨著角度增大收斂段與直管連接處部分流體發(fā)生滯止導(dǎo)致剪切速率很小粘度較實(shí)際軸線時(shí)其表觀粘度仍然較這點(diǎn)看，角度大時(shí)流動(dòng)將會(huì)更早的發(fā)生偏轉(zhuǎn)粘度在收斂斂段出口平均粘度隨角度增大而減小，對于噴證流動(dòng)穩(wěn)斂半角為40時(shí)較為合理。

圖2.7不同收斂半角下的收縮段壓力損收斂段內(nèi)隨著角度增大其表觀粘度減小，同時(shí)收斂半角增大而出直徑比保持不變時(shí) 為復(fù)雜時(shí)這種差別將變得更為明顯。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)等對凝膠的流量要求一致時(shí)，稠度系利于增大的有效質(zhì)量提高的射程等。

本文通過仿真分析得到如下結(jié)論1，，.凝膠推進(jìn)劑管道輸送系統(tǒng)流阻特性實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究[J].實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),2013, 凝膠推進(jìn)劑模擬液直圓管流動(dòng)特性初步研究[J火箭推進(jìn)2006,32(3 凝膠推進(jìn)劑直圓管中剪切速率與表觀粘性試驗(yàn)研究[J火箭推進(jìn)200733(4 ,等.凝膠推進(jìn)劑直圓管流動(dòng)特性探討[J火箭推進(jìn)200733(5 凝膠模擬液直圓管流動(dòng)特性數(shù)值模擬[J火箭推進(jìn)2008,34(5 屈服假塑性凝膠模擬液直圓管流變和流動(dòng)特性分析[J火箭推進(jìn)2009,35(1 冪律型凝膠推進(jìn)劑管路中的流動(dòng)特性[J推進(jìn)技術(shù)2009,30(2ChangjinYoon,StephenD.HeisterInjectorFlowCharacteristicsforGel.，年.非流體力學(xué)及應(yīng)用 ：高等教育,等.流體力學(xué)[M]. ,MansourA.andChigierN.Air-blastatomizationofnon-Newtonianliquids[J].J.ofNon-NewtonianFluidMechanics,1995,58:161～194.NumericalStudyontheFlowcharacteristicsofgelpropellantintheYuXingfei,FengFeng,DengHanyu,Cao（NanjingUniversityofscienceandtechnology,Nanjing210094.Thispaperaimedatflowcharacteristicsofgelpropellant,asitiscomplex,andthecommercialsoftwareFLUENTisusedtosimulatetheflowingofthegelpropellantinInjector.Thestudyfoundthechangesofpressurelossandapparentviscositywhichthegelpropellantflowinthepipe.Theapparentviscosityreducegraduallyinthestraightpipefromaxistothewall,the"plunger"isformed;theaverageofapparentviscositydecreasesgraduallyalongtheaxistoconvergentdirection,and"plunger"isbrokeninthefront;Forlargerimementangles,flowseparationcausescavitationandcanstrengthenthedisturbance.Whenthegelflowoutfromtheconvergentconetostraightpipe,the"plunger"rebuildandtheviscosityincreases.Consistenceindexislessthan1pa*snandflowindexislessthan0.45,intheinjector,thegelpropellanthavethesamemagnitudeapparentviscosityofwater.Whentheflowindexisgreaterthan0.6