微喷管中稀薄流动时热力学非平衡现象研究

发布时间：2023-04-25 00:35

　　微喷管作为微推进系统中的重要部件,其工作性能的研究对于微推进系统的设计有着重要理论指导意义。采用求解带滑移边界条件的N-S方程和直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,研究微喷管中的稀薄流动,通过设定气体分子转动松弛所需要的松弛碰撞数Z_rot研究微喷管中的热力学非平衡现象。结果表明:Kn>0.1时,微喷管中流动开始变得稀薄,连续性假设失效,N-S方程求解结果出现误差;随着微喷管中流动稀薄程度增加,热力学非平衡现象逐渐明显;热力学非平衡现象使微喷管内气体内能转化为平动能的量减少,微喷管内速度和推力整体减小;热力学非平衡现象对微喷管流场影响大于对其工作性能的影响,考虑转动松弛对微喷管内温度场的影响大于速度场。

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【文章目录】：
0 引言
1 数值方法与计算模型
    1.1 数值仿真方法
        1.1.1 求解N-S方程
        1.1.2 DSMC仿真方法
        1.1.3 热力学非平衡现象的仿真
    1.2 计算程序验证
    1.3 数值仿真模型
        1.3.1 几何模型
        1.3.2 微喷管推力性能的计算
2 仿真结果与讨论
    2.1 N-S方程与DSMC 计算结果对比分析
        2.1.1 稀薄效应对微喷管流动的影响
        2.1.2 稀薄效应对微喷管推力性能的影响
    2.2 热力学非平衡现象对微喷管流动及推力性能的影响
        2.2.1 热力学非平衡现象对微喷管流动的影响
        2.2.2 热力学非平衡现象对微喷管推力性能的影响
3 结论



本文编号：3800343