Investigación Numérica de las Características del Flujo de Dos Fases de una Boquilla de Doble Garganta Axissimétrica de Derivación
Autores: Xia, Xuefeng; Sun, Zhensheng; Hu, Yu; Qiang, Hongfu; Zhu, Yujie; Zhang, Yin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación Numérica de las Características del Flujo de Dos Fases de una Boquilla de Doble Garganta Axissimétrica de Derivación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Bypass de boquilla de doble garganta
Flujo bifásico
Vectorización de empuje
Trayectorias de partículas
Rendimiento de la boquilla
Diseño geométrico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La boquilla de derivación de doble garganta se basa en la boquilla de doble garganta, que es una boquilla de vectorización de empuje fluidica adecuada para su integración en motores de cohetes de manera simétrica. Dado que los efectos de los flujos bifásicos gas-sólido son esenciales para los motores de cohetes sólidos (SRMs), este estudio emplea el modelo de turbulencia RNG k- y un modelo de trayectoria de partículas para simular numéricamente el campo de flujo tridimensional dentro de una boquilla de derivación de doble garganta de geometría fija para investigar sus características de flujo bifásico y el rendimiento de vectorización de empuje. Los resultados numéricos revelan que las partículas de menor diámetro exhiben mejores características de seguimiento del flujo y tienen un impacto más significativo en el rendimiento de la boquilla. A medida que aumenta el tamaño de las partículas, las trayectorias de las partículas gradualmente se elevan dentro de la cavidad y convergen hacia el eje de la boquilla hasta que se supera un valor crítico, después del cual la distribución tiende a dispersarse. La deposición de partículas ocurre en las curvas del canal de derivación, la sección convergente aguas arriba de la boquilla y la sección convergente de la cavidad, subrayando la necesidad de un diseño geométrico reforzado y protección térmica. Además, la introducción de la fase de partículas en el flujo reduce el ángulo de vectorización de empuje de la boquilla y resulta en una pérdida del coeficiente de empuje. Esta investigación tiene el potencial de guiar el diseño de motores de acuerdo con la incorporación de polvo metálico en los propulsores y el control de la combustión.
Descripción
La boquilla de derivación de doble garganta se basa en la boquilla de doble garganta, que es una boquilla de vectorización de empuje fluidica adecuada para su integración en motores de cohetes de manera simétrica. Dado que los efectos de los flujos bifásicos gas-sólido son esenciales para los motores de cohetes sólidos (SRMs), este estudio emplea el modelo de turbulencia RNG k- y un modelo de trayectoria de partículas para simular numéricamente el campo de flujo tridimensional dentro de una boquilla de derivación de doble garganta de geometría fija para investigar sus características de flujo bifásico y el rendimiento de vectorización de empuje. Los resultados numéricos revelan que las partículas de menor diámetro exhiben mejores características de seguimiento del flujo y tienen un impacto más significativo en el rendimiento de la boquilla. A medida que aumenta el tamaño de las partículas, las trayectorias de las partículas gradualmente se elevan dentro de la cavidad y convergen hacia el eje de la boquilla hasta que se supera un valor crítico, después del cual la distribución tiende a dispersarse. La deposición de partículas ocurre en las curvas del canal de derivación, la sección convergente aguas arriba de la boquilla y la sección convergente de la cavidad, subrayando la necesidad de un diseño geométrico reforzado y protección térmica. Además, la introducción de la fase de partículas en el flujo reduce el ángulo de vectorización de empuje de la boquilla y resulta en una pérdida del coeficiente de empuje. Esta investigación tiene el potencial de guiar el diseño de motores de acuerdo con la incorporación de polvo metálico en los propulsores y el control de la combustión.