超音速微小喷管旁路质量喷射推力矢量化的直接模拟蒙特卡洛分析
摘要：微观收敛发散微喷嘴的基本目的是通过产生动能来加速流体，以用于先进的微推进系统。这种超音速微喷嘴在微卫星的发射、推进和快速定向控制中有着重要的应用。对此类流动装置的微观分析可以扩展到稀薄流动状态。本研究通过旁路质量喷射技术研究了平面收敛-发散超音速微喷嘴的推力偏转问题。数值模拟采用了直接模拟蒙特卡洛方法。主要关注于具有20微米喉部高度和1.7扩张比的微喷嘴的推力偏转控制。对于副喷射，考虑了5种不同旁路宽度（2 - 12微米）的矩形通道，并分别在出口压力（Pout = 10千帕和40千帕）保持不变的同时，将入口压力（Pin）和温度（Tin）固定为大气压和300K。通过马赫数、压力、温度和密度等等效应的分析来确认微喷嘴的物理行为。数值结果表明，副流体注射通过在扩张段形成的压力隆起进入了主流体中。此外，随着旁路通道宽度的增加，总质量流率、副流量百分比、推力、推力系数和比冲均会增加。引起了推力方向的变化，从而在超音速微喷嘴中产生了显著的矢量效应。在Pout为40千帕的情况下，矢量角在6微米旁路通道处达到峰值，而在Pout为10千帕的情况下，随着旁路通道宽度的增加，矢量角逐渐增加。
作者：Maruf Md. Ikram, Abu Taqui Md. Tahsin, and A. B. M. Toufique Hasan
论文ID：2304.12820
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-11