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超声速中心引射器数值仿真与试验特性

张赛强 徐万武 李智严 梁涛 张一凡

张赛强, 徐万武, 李智严, 等. 超声速中心引射器数值仿真与试验特性[J]. 强激光与粒子束, 2025, 37: 021002. doi: 10.11884/HPLPB202537.240209
引用本文: 张赛强, 徐万武, 李智严, 等. 超声速中心引射器数值仿真与试验特性[J]. 强激光与粒子束, 2025, 37: 021002. doi: 10.11884/HPLPB202537.240209
Zhang Saiqiang, Xu Wanwu, Li Zhiyan, et al. Simulation and experimental characteristics of supersonic center ejector[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2025, 37: 021002. doi: 10.11884/HPLPB202537.240209
Citation: Zhang Saiqiang, Xu Wanwu, Li Zhiyan, et al. Simulation and experimental characteristics of supersonic center ejector[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2025, 37: 021002. doi: 10.11884/HPLPB202537.240209

超声速中心引射器数值仿真与试验特性

doi: 10.11884/HPLPB202537.240209
详细信息
    作者简介:

    张赛强,1921896030@qq.com

    通讯作者:

    徐万武,cfdxww@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: V430

Simulation and experimental characteristics of supersonic center ejector

  • 摘要: 与真空罐系统相比,超声速引射技术在化学激光器压力恢复方面有着显著优势,其中超声速中心引射器由于总压损失更小引射潜力更大。对超声速中心引射器流动特性分别进行了数值仿真与试验研究。结果表明:对于带收缩型混合室的超声速中心引射器,尽管其更易达到工作状态,然而在固定引射系数且以维持较低盲腔压力条件下,前者并不优于等直型引射器。在变引射系数(固定二次流质量流率)条件下,混合室面积缩比每提高0.05,一次流质量流率约提高0.3 kg/s才能使其达到临界启动状态。超声速引射器在临界启动状态时整体引射性能达到最高。在抽盲腔能力方面,单级超声速中心型引射器明显强于其他类型引射器,最低可达1.3 kPa。
  • 图  1  超声速中心引射器试验模型

    Figure  1.  Experimental model of supersonic central injector

    图  2  试验装置简化图

    Figure  2.  Simplified diagram of experimental setup

    图  3  壁面静压分布试验与仿真对比

    Figure  3.  Comparison between experimental and simulated wall static pressure distribution

    图  4  不同混合室面积缩比下的激波串位置数值纹影图

    Figure  4.  Numerical schlieren plots of shock train positions under different mixing chamber area reduction ratios

    图  5  变引射系数仿真结果

    Figure  5.  Simulation results of variable injection coefficient

    图  6  超声速中心引设器性能优化

    Figure  6.  Performance optimization of ultrasonic center guide device

    图  7  收缩混合室引射试验

    Figure  7.  Shrinkage mixing chamber injection test

    图  8  等直混合室引射试验

    Figure  8.  Straight mixing chamber injection test

    图  9  抽盲腔能力

    Figure  9.  Blind cavity extraction capability

    表  1  不同收缩比下增压比发展

    Table  1.   Development of boost ratio under Different Shrinkage Ratios

    shrinkage
    ratio
    total pressure at the secondary
    outlet/Pa
    back pressure at the
    outlet/Pa
    pressure increase
    ratio
    0.60 15193 99783 6.57
    0.65 14902 100278 6.73
    0.70 14586 99573 6.83
    0.75 14369 99833 6.95
    0.80 14145 99779 7.05
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    表  2  仿真工况设置

    Table  2.   Simulation condition settings

    boundary mass flow rate/(kg/s) temperature/K pressure/kPa
    one flow inlet 3.40~4.70 300 3400
    secondary inlet 0.72 300 11
    export 100
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    表  3  超声速引射器启动时盲腔压力

    Table  3.   Blind chamber pressure during startup of ultrasonic injector

    ejector type primary flow starting pressure/MPa blind chamber pressure/kPa
    central ejection-contraction 2.6 1.3
    central ejection 3.3 1.4
    two structure ejection 3.8 4.1
    four structure ejection 5.0 4.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-23
  • 修回日期:  2024-10-10
  • 录用日期:  2024-10-18
  • 网络出版日期:  2024-11-21
  • 刊出日期:  2025-02-15

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