火箭发射燃气流噪声孔隙效应数值模拟研究

发布时间：2021-09-28 12:22

　　针对火箭点火起飞阶段发射平台附近燃气流噪声孔隙效应,综合有限体积法和伽辽金有限元法数值模拟研究了该效应特性及其机理。数值模拟研究发现,火箭发射初期,发射平台结构屏蔽作用突出,燃气流噪声主要经发射平台与场坪间隙向周围透射;发射平台结构跨度较小时,这部分透射噪声将向台体上方衍射,对箭体产生影响。当箭体与发射平台之间存在安装高度间隙时,衍射噪声会经高度间隙直接向箭体衍射,并且衍射噪声强度随高度间隙增加而增加。发射平台导流孔入口也可形成直接向箭体衍射的燃气流噪声,但情况相对特殊,当发射平台导流孔直径大于喷口直径时,衍射噪声比较明显,发射平台导流孔孔径越大,衍射燃气流噪声也越强;发射平台导流孔直径小于喷口直径时,经发射平台反溅的燃气流形成的反射噪声占据主要地位,衍射噪声淹没于反射噪声环境。 

【文章来源】：导弹与航天运载技术. 2020,(04)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

火箭发射燃气流噪声孔隙效应实体模型

式中为网格单元拉格朗日插值型函数；?为流场参数，代表密度、压力、速度参数；Fi?为反映经过网格单元的流动特性函数，具体表述由欧拉方程展开形式得到；t为时间；xi为标序i的坐标方向；ni为标序i的网格单元法向单元矢量；V为标序?的网格单元体积；S为标序?的网格单元表面积。2 数值模拟结果

研究发射平台与场坪间隙对噪声传播影响时，首先选取一种孔间隙匹配方案：发射平台与场坪间隙ht=3.95de，火箭安装高度间隙he=0.00de（即喷口截面与发射台面处于相同高度），导流孔孔径dt=1.04de，发射平台跨度lt=34.58de，数值模拟结果如图3所示。图3中为方便说明，将核心区燃气流场静温分布云图与燃气流噪声场声压级分布云图一并显示，图3中声压级（Sound Pressure Level,SPL）参考声压为2×10-5 Pa，文章下同。从图3可以看出，火箭安装高度无间隙、导流孔孔径等于火箭发动机喷口直径情况下，高声强噪声经发射平台与发射场坪间隙向发射场周围环境传播，当高声强噪声透射过发射平台与发射场坪间隙后，部分燃气流噪声开始向发射平台与发射场坪上方空间衍射，但总体对火箭箭体影响较小。

【参考文献】：
期刊论文
[1]单喷管火箭自由喷流噪声数值模拟[J]. 陈劲松,何冠杰,吴新跃,贺建华,贾延奎.  宇航学报. 2020(03)
[2]单喷管液体火箭发射喷流噪声模拟试验研究[J]. 陈劲松,曾玲芳,胡小伟,范虹.  空气动力学学报. 2015(06)
[3]火箭发射燃气喷流缩比试验相似参数[J]. 陈劲松,马鸿雅,林禹.  空气动力学学报. 2005(03)



本文编号：3411890