混合室对零二次流环形超声速引射器性能的影响

范 威，栾希亭，韩先伟，邓永锋

（1.西安航天动力研究所，西安710100；2.西北工业大学，西安710072）

0 引言

利用超声速射流的引射增压作用可以实现一定的真空度，它可取代庞大复杂的真空设备，模拟发动机等的排气反压和环境压力条件[1]，已经在火箭发动机高空模拟试验系统[2]、亚燃冲压和超燃冲压的地面试验系统[3]，以及高能激光器、高能束引出设备等压力恢复系统中得到了广泛应用[4,5]。

超声速引射器中的混合室是将引射气体与被引射气体充分混合的场所。对于大多数二次喉道超声速引射器都采用直接收缩式的混合室结构，而对于长时间工作零二次流环形超声速引射器来说，影响可靠启动、工作可靠性和盲腔压强的因素非常复杂，既与引射喷管的参数有关，也与混合室、二次喉道和亚扩段所构成的扩压器扩压性能有关。针对小尺寸、高性能和高稳定性的要求，有必要对引射器的混合室结构进行改进，以提高引射器的引射性能，减小引射器的轴向尺寸。本文采用数值模拟方法，重点研究零二次流环型超声速引射器不同混合室结构对性能的影响。

1 物理模型与计算方法

本文研究超声速空气引射器，引射介质为500 K的热空气，理想气体，没有考虑引射空气超声速膨胀时的气体冷凝问题。由于所研究的零二次流环型超声速引射器的几何结构和流场结构均具有轴对称特征，因此采用二维轴对称雷诺平均Navier-Stokes方程，湍流模型采用Spalart-Allmaras模型（简称S-A模型）。……