Características transitorias del inyector fluido de pintle en un motor cohete sólido
Autores: Yan, Dongfeng; Zhao, Zehang; Song, Anchen; Li, Fengming; Ye, Lu; Zhao, Ganchao; Ma, Shan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Características transitorias del inyector fluido de pintle en un motor cohete sólido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Boquilla de pintle fluidica
Control de empuje
Características transitorias
Flujo secundario
ángulo de inyección
Posición del puerto de inyección
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
La boquilla de pintle fluidica, un nuevo método para controlar el empuje de un motor de cohete sólido, ha sido propuesta en los últimos años al combinar el pintle con la garganta aerodinámica (garganta fluidica). El estudio de las características estáticas ha demostrado que tiene un efecto notable en el control del empuje. Para estudiar las características transitorias de la boquilla de pintle fluidica, se realizaron simulaciones transitorias en 2D de un sistema de propulsión con boquilla de pintle fluidica, empleando técnicas de malla dinámica. Las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds fueron resueltas meticulosamente, implementando un modelo de turbulencia k- SST. Se estudió el principio de control de empuje de la boquilla de pintle fluidica y se resumió la estructura de onda. Se obtuvieron las características transitorias de la apertura del flujo secundario, el cierre del flujo secundario, el movimiento hacia adelante del pintle (aumento de presión) y el movimiento hacia atrás del pintle (disminución de presión), y se estudiaron los efectos del ángulo de inyección y la posición del puerto de inyección. El proceso de respuesta después de la inyección se puede dividir aproximadamente en tres etapas: propagación de presión, oscilación de presión y estabilidad de equilibrio, con distribuciones de tiempo del 0.4%, 5.39% y 94.21%, respectivamente. En el proceso de movimiento hacia adelante del pintle, la tasa de aumento de presión en la cámara de combustión aumenta y el empuje disminuye gradualmente debido a la pared de arco de la garganta de la boquilla aguas arriba, y el proceso de movimiento hacia atrás de las gargantas es justo lo opuesto. En comparación con la condición de apertura máxima de la garganta y sin flujo secundario, el empuje de la condición con apertura mínima de la garganta y un flujo secundario de 0.3 de relación de flujo se incrementa en un 80.95%. Bajo condiciones de relación de flujo restringida, el ángulo de inyección del flujo secundario ejerce ostensiblemente una influencia negligible en la modulación dinámica del empuje. Sin embargo, sigue siendo evidente que una reducción en la apertura de la garganta acentúa el impacto de la inyección inversa. Además, la proximidad del puerto de inyección a la cabeza del pintle es directamente proporcional a la eficacia del control de empuje.
Descripción
La boquilla de pintle fluidica, un nuevo método para controlar el empuje de un motor de cohete sólido, ha sido propuesta en los últimos años al combinar el pintle con la garganta aerodinámica (garganta fluidica). El estudio de las características estáticas ha demostrado que tiene un efecto notable en el control del empuje. Para estudiar las características transitorias de la boquilla de pintle fluidica, se realizaron simulaciones transitorias en 2D de un sistema de propulsión con boquilla de pintle fluidica, empleando técnicas de malla dinámica. Las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds fueron resueltas meticulosamente, implementando un modelo de turbulencia k- SST. Se estudió el principio de control de empuje de la boquilla de pintle fluidica y se resumió la estructura de onda. Se obtuvieron las características transitorias de la apertura del flujo secundario, el cierre del flujo secundario, el movimiento hacia adelante del pintle (aumento de presión) y el movimiento hacia atrás del pintle (disminución de presión), y se estudiaron los efectos del ángulo de inyección y la posición del puerto de inyección. El proceso de respuesta después de la inyección se puede dividir aproximadamente en tres etapas: propagación de presión, oscilación de presión y estabilidad de equilibrio, con distribuciones de tiempo del 0.4%, 5.39% y 94.21%, respectivamente. En el proceso de movimiento hacia adelante del pintle, la tasa de aumento de presión en la cámara de combustión aumenta y el empuje disminuye gradualmente debido a la pared de arco de la garganta de la boquilla aguas arriba, y el proceso de movimiento hacia atrás de las gargantas es justo lo opuesto. En comparación con la condición de apertura máxima de la garganta y sin flujo secundario, el empuje de la condición con apertura mínima de la garganta y un flujo secundario de 0.3 de relación de flujo se incrementa en un 80.95%. Bajo condiciones de relación de flujo restringida, el ángulo de inyección del flujo secundario ejerce ostensiblemente una influencia negligible en la modulación dinámica del empuje. Sin embargo, sigue siendo evidente que una reducción en la apertura de la garganta acentúa el impacto de la inyección inversa. Además, la proximidad del puerto de inyección a la cabeza del pintle es directamente proporcional a la eficacia del control de empuje.