温度边界条件对微喷管性能的影响 被引量：5

1

作者 张先锋 刘明侯 +2 位作者 李蕾 汪东 陈义良 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期394-399,共6页

采用滑移边界条件的连续介质模型对喷管的二维流场进行数值模拟,分析了不同进口温度及壁面换热条件对喷管性能的影响.研究结果表明随着进口温度的增加,推力、推力效率以及比冲效率减小,而比冲不断增大,喷管的最优扩张角也随进口温度升... 采用滑移边界条件的连续介质模型对喷管的二维流场进行数值模拟,分析了不同进口温度及壁面换热条件对喷管性能的影响.研究结果表明随着进口温度的增加,推力、推力效率以及比冲效率减小,而比冲不断增大,喷管的最优扩张角也随进口温度升高稍微增大;在给定进口压力和温度下,绝热壁面的推力效率最小,壁面温度越低,推力效率越大. 展开更多

关键词 微喷管 滑移边界条件 推力效率 比冲效率

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微喷管氢气非预混射流火焰燃烧特性 被引量：5

2

作者 张京 李星 +3 位作者 杨浩林 蒋利桥 汪小憨 赵黛青 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期2724-2731,共8页

采用考虑详细化学反应机理的数值计算,对空气伴流中微圆管氢气非预混射流火焰进行了研究。不同流速下火焰OH基元分布数值计算与实验结果吻合较好。结果表明:当微圆管内径保持不变时,随着燃料速度减小,火焰最高温度逐渐降低。当燃料速度... 采用考虑详细化学反应机理的数值计算,对空气伴流中微圆管氢气非预混射流火焰进行了研究。不同流速下火焰OH基元分布数值计算与实验结果吻合较好。结果表明:当微圆管内径保持不变时,随着燃料速度减小,火焰最高温度逐渐降低。当燃料速度接近熄灭极限速度时,火焰最高温度开始急剧下降;微圆管氢气非预混射流火焰存在最小流速对应的熄灭极限;随着管壁材料热导率降低,火焰中心轴线上的最高温度逐渐升高,喷口处壁面温度也升高;管壁材料热导率对火焰熄灭极限速度影响不显著。 展开更多

关键词 微喷管非预混火焰 氢 热传导 熄灭极限 数值模拟

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滑移边界条件对二维微喷管数值模拟结果的影响 被引量：5

3

作者 孙建威 刘明侯 +2 位作者 张根烜 张先锋 陈义良 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期707-711,731,共6页

采用N-S方程对微型缩放喷管内的流场进行二维数值模拟.引入滑移边界条件,通过比较有、无滑移边界条件的数值结果,发现微喷管内Kn小于0.0054时,不同壁面边界条件对流场和微喷管性能参数都没有太大影响;当Kn在0.0054～0.025时,滑移边界条... 采用N-S方程对微型缩放喷管内的流场进行二维数值模拟.引入滑移边界条件,通过比较有、无滑移边界条件的数值结果,发现微喷管内Kn小于0.0054时,不同壁面边界条件对流场和微喷管性能参数都没有太大影响;当Kn在0.0054～0.025时,滑移边界条件对流场的模拟已经有较大的影响,但是对预测微喷管的性能影响并不大,在3%以内;当Kn在0.025-0.045时,滑移边界条件不仅对流场的影响已经较明显,而且对微喷管性能预测也影响较大. 展开更多

关键词 微喷管 滑移边界 数值模拟

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微喷管内气体流动特性研究 被引量：8

4

作者 丁英涛 姚朝晖 何枫 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期190-195,共6页

研究旨在提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件的性能.采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维收缩-扩张微喷管,喉部宽度为16,深度为20,收缩比为1.625:1.实验测量了不同进出口压比条件下微喷管内氮气流量特性.实验设定进出... 研究旨在提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件的性能.采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维收缩-扩张微喷管,喉部宽度为16,深度为20,收缩比为1.625:1.实验测量了不同进出口压比条件下微喷管内氮气流量特性.实验设定进出口压比范围为1.0～5.0,由此出口体积流量范围为0～0.2mL/s,出口截面特征雷诺数小于500.基于两种数值模拟方法(有限体积法和Boltzmann气体动力学方法)对微喷管内部流动特性进行了数值模拟.数值模拟结果与实验结果相吻合.数值模拟结果发现几点不同于宏观流动的异常现象:随着压比的提高,声速截面逐渐偏离喉部,向下游区移动,并且下游区的流动不断加速.当压比达到5.0时,出口截面中心区域的马赫数达到1.26.沿程压力分布呈现非线性下降的趋势.这些现象主要是由于相比于常规尺度管道,微小尺度下表面效应引起的粘性附面层效应和三维效应更显著. 展开更多

关键词 流体力学 微流动 粘性附面层 三维效应 收缩 扩张微喷管

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微喷管中亚声速流场的数值模拟 被引量：3

5

作者 孙建威 刘明侯 +2 位作者 张根烜 陈义良 蔡晓丹 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期563-569,共7页

采用NavierStokes方程对微型缩放喷管内的亚声速流动进行二维数值模拟,重点考察滑移边界条件对计算结果的影响.通过比较有与无滑移边界条件的数值结果,发现微喷管内努森数处于0.014～0.023时,滑移边界条件对微喷管推力的影响不大,但对... 采用NavierStokes方程对微型缩放喷管内的亚声速流动进行二维数值模拟,重点考察滑移边界条件对计算结果的影响.通过比较有与无滑移边界条件的数值结果,发现微喷管内努森数处于0.014～0.023时,滑移边界条件对微喷管推力的影响不大,但对微喷管扩张段的流场则有较大影响. 展开更多

关键词 微喷管 滑移边界 数值模拟

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微型固体姿控发动机微喷管内气粒两相流动规律的CFD-DSMC研究 被引量：3

6

作者 夏广庆 张斌 +1 位作者 孙得川 陈茂林 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期356-360,共5页

微型固体姿控发动机在航天领域具有广泛的应用前景。以基于MEMS技术的微喷管为研究对象,首先通过计算微喷管中的克努森数,得到了微喷管中的气相流动状态;然后,采用CFD-DSMC方法,模拟了微喷管中的气粒两相流动,并研究了颗粒相质量分数和... 微型固体姿控发动机在航天领域具有广泛的应用前景。以基于MEMS技术的微喷管为研究对象,首先通过计算微喷管中的克努森数,得到了微喷管中的气相流动状态;然后,采用CFD-DSMC方法,模拟了微喷管中的气粒两相流动,并研究了颗粒相质量分数和粒径对气相流动的影响。结果表明,在所研究的来流条件下,微喷管中的连续介质假设是成立的;气相与颗粒相间的动量和能量交换,导致气相马赫数降低、温度升高,同时也导致颗粒相速度增加、温度降低;颗粒相质量分数和粒径均能显著影响气相的马赫数和温度。 展开更多

关键词 微型固体姿控发动机 微喷管 CFD DSMC

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微喷管内流动和换热的数值模拟与分析 被引量：5

7

作者 王沫然 陈泽敬 李志信 《微纳电子技术》 CAS 2003年第7期61-64,共4页

发展了直接模拟MonteCarlo方法的压力边界条件处理方法 ,并使用这种方法对微型拉法尔喷管内的气体流动特性进行了数值模拟与分析。研究了两种构型的拉法尔喷管 ,对比了相同出口压力不同入口压力下的流场特性 。

关键词 航天器 推进系统 微喷管 换热 数值模拟 MonteCarlo方法 气体流动特性

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微喷管流动粒子仿真与Navier-Stokes数值模拟比较研究 被引量：4

8

作者 陈伟芳 王全利 尹乐 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期677-680,共4页

运用DSM C(D irect S im u lation M on te-C arlo)方法从分子运动论层次对大膨胀比、喉部转角为尖角的微喷管流动现象进行模拟,考察来流总压对喷管性能的影响,并与N av ier-S tokes方程运算结果、实验结果进行比较。研究表明:在模拟微... 运用DSM C(D irect S im u lation M on te-C arlo)方法从分子运动论层次对大膨胀比、喉部转角为尖角的微喷管流动现象进行模拟,考察来流总压对喷管性能的影响,并与N av ier-S tokes方程运算结果、实验结果进行比较。研究表明:在模拟微型喷管的流动现象时,DSM C方法比N-S方程更加适用。 展开更多

关键词 微喷管 DSMC方法 Navier—Stokes方程 流动

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微喷管流场及其推力性能数值模拟 被引量：4

9

作者 张先锋 刘明侯 +1 位作者 张根 陈义良 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期720-725,共6页

采用连续介质模型和分子运动模型系统地研究了二维微喷管内的流场及推力特性,重点考察了连续介质模型的适用性、微喷管工作条件和几何结构对流场结构和喷管性能的影响。研究结果表明,在努森数不大时,两种方法的结果基本符合。当努森数大... 采用连续介质模型和分子运动模型系统地研究了二维微喷管内的流场及推力特性,重点考察了连续介质模型的适用性、微喷管工作条件和几何结构对流场结构和喷管性能的影响。研究结果表明,在努森数不大时,两种方法的结果基本符合。当努森数大于0.045时,连续介质模型与分子运动模型模拟结果差异较大。微喷管的推力和喉部雷诺数与喷管的入口压力、喉部宽度近似成线性变化;微喷管收缩角、扩张角给定时,其扩张段的长度仅影响推进性能,对流场结构影响较小。在喉部尺寸和扩张比一定时,扩张角为22度的微喷管推进性能最佳。 展开更多

关键词 微喷管 连续介质模型 分子运动模型 DSMC方法 推力性能

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微喷管流的连续介质模型及其适用性 被引量：3

10

作者 张根烜 王璐 +1 位作者 张先锋 刘明侯 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期598-604,共7页

基于无滑移和有滑移的连续介质模型,对微喷管内的超声速冷态气体流场进行了二维和三维数值模拟,利用DSMC方法验证微喷管流中的连续介质模型,并重点分析微喷管流的低雷诺数效应、三维端面效应及其推进性能.研究表明,局部流场的模拟对模... 基于无滑移和有滑移的连续介质模型,对微喷管内的超声速冷态气体流场进行了二维和三维数值模拟,利用DSMC方法验证微喷管流中的连续介质模型,并重点分析微喷管流的低雷诺数效应、三维端面效应及其推进性能.研究表明,局部流场的模拟对模型和边界条件的要求要高于推进性能的估算,在努森数小于0.03时,可以使用无滑移的N-S方程预测推进性能;雷诺数是表征低雷诺数效应和推进性能的特征参数,提高工作压力可以改善微喷管的粘性损失和推进性能;在雷诺数大于1000时,若蚀刻深度和喉部宽度的比值超过13,微喷管具备很好的二维特性. 展开更多

关键词 微喷管 连续介质模型 雷诺数 推进性能

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微喷管数值模拟 被引量：2

11

作者 刘明侯 孙建威 +1 位作者 李志亮 陈义良 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期199-202,共4页

本文数值模拟喉部半高为34μm的二维微喷管,分别分析了固定进口及固定喉部尺度下扩张角、扩张比以及滑移边界条件对微喷管性能的影响,发现最佳半扩张角在20°-22°之间,而最佳扩张比为7。为了比较壁面滑移条件对计算结果影响,... 本文数值模拟喉部半高为34μm的二维微喷管,分别分析了固定进口及固定喉部尺度下扩张角、扩张比以及滑移边界条件对微喷管性能的影响,发现最佳半扩张角在20°-22°之间,而最佳扩张比为7。为了比较壁面滑移条件对计算结果影响,分别数值模拟了喉部尺寸为68μm和6.8μm的微喷管,发现Kn<0.001时,滑移边界条件对数值模拟结果较小;而0.002<Kn<0.045时,壁面滑移对流场和微喷口推力性能有较大影响。 展开更多

关键词 微喷管 数值模拟 推力 扩张角 扩张比

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黏性耗散对微喷管性能的影响 被引量：2

12

作者 童军杰 徐进良 岑继文 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第3期163-169,共7页

以FLUENT6.1为工具,利用数值计算求解二维稳态可压缩N-S方程和欧拉方程,模拟了扩张比为5.4的收缩-扩张微喷管内超音速流体流动,分析了黏性耗散对微喷管内部流体流速分布和静压力分布的影响,进而研究了黏性耗散对微喷管的流量系数和推力... 以FLUENT6.1为工具,利用数值计算求解二维稳态可压缩N-S方程和欧拉方程,模拟了扩张比为5.4的收缩-扩张微喷管内超音速流体流动,分析了黏性耗散对微喷管内部流体流速分布和静压力分布的影响,进而研究了黏性耗散对微喷管的流量系数和推力效率等推进性能参数的影响。数值计算结果表明,在微喷管收缩段,惯性力影响相对较大,黏性耗散对流体流动的影响相对较小;在微喷管扩张段,黏性耗散的影响相对增加,惯性力影响相对减小,黏性耗散将影响微喷管内流体的流动方向;在喷管出口,主流流体偏离的程度减小,进而影响微喷管的推进性能参数。 展开更多

关键词 数值计算 黏性耗散 微喷管 流量系数 推力效率

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微喷管内声速点位置及临界压比 被引量：2

13

作者 郝鹏飞 姚朝晖 丁英涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期106-109,共4页

为提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微型器件的性能,利用有限体积法求解二维可压缩N-S方程模拟了扩张比为1.7的收缩-扩张微喷管内部的流场结构和温度分布,研究了尺度效应对微喷管内部流场结构的影响,计算中微喷管的喉部宽度为1～20... 为提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微型器件的性能,利用有限体积法求解二维可压缩N-S方程模拟了扩张比为1.7的收缩-扩张微喷管内部的流场结构和温度分布,研究了尺度效应对微喷管内部流场结构的影响,计算中微喷管的喉部宽度为1～200μm.数值结果表明：在扩张比和进出口压力相同的条件下,微喷管出口马赫数随着微喷管尺度的减小而减小.微喷管内首次出现声速点的位置随着喷管尺度的缩小从喷管喉部逐渐移向喷管出口,临界压比值随着喷管尺度的减小而减小. 展开更多

关键词 微喷管^+ 声速点^+ 尺度效应

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微喷管冲击力的数值计算与实验研究 被引量：1

14

作者 童军杰 徐进良 岑继文 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第17期2049-2054,共6页

以FLUENT6.3为工具,利用RNG湍流k-ε模型,结合增强壁面函数法对微喷管进行了数值计算,分析了喷管出口与探头的距离对探头附近的速度场与探头正面压力场的影响,以及对探头所受冲击力的影响,通过实验对推力值进行了测定并将其与数值计算... 以FLUENT6.3为工具,利用RNG湍流k-ε模型,结合增强壁面函数法对微喷管进行了数值计算,分析了喷管出口与探头的距离对探头附近的速度场与探头正面压力场的影响,以及对探头所受冲击力的影响,通过实验对推力值进行了测定并将其与数值计算值进行了对比。数值计算结果和实验结果表明:在相同的喷管进口压力下,随着探头与喷管出口距离的增大,探头受到的冲击力先变大后变小;当喷管出口与探头的距离不变时,随着喷管入口压力的增大,探头所受到的冲击力近似线性增大。 展开更多

关键词 数值计算 冲击力 推力 微喷管

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微喷管流动的DSMC方法模拟 被引量：1

15

作者 尹乐 陈伟芳 石于中 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期9-12,共4页

目前微型航天器正在积极地发展中,微喷管在其推进系统中具有重要地位,对微喷管进行进一步研究是很有必要的。运用DSMC(DirectSimulationMonte Carlo)方法从分子运动论层次对轴对称微喷管流动现象进行模拟,分析了喷管流量以及尺寸大小对... 目前微型航天器正在积极地发展中,微喷管在其推进系统中具有重要地位,对微喷管进行进一步研究是很有必要的。运用DSMC(DirectSimulationMonte Carlo)方法从分子运动论层次对轴对称微喷管流动现象进行模拟,分析了喷管流量以及尺寸大小对喷管流动和性能的影响。研究表明,喷管流量及尺寸对流动特性和微喷管性能存在不同程度的影响。 展开更多

关键词 微喷管 DSMC方法 航天器 推进系统 管流 流动特性 轴对称 Monte-Carlo 分子运动论 对流

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一维绝热等熵微喷管分析与计算 被引量：2

16

作者 方运惠 童军杰 马晓茜 《四川兵工学报》 CAS 2015年第4期127-131,共5页

对喷管出口接近真空情况一维稳态可压缩微喷管内流体进行了理论分析,研究了微喷管几何结构参数,喷管入口流体压力,喷管入口流体温度,喷管出口环境背压和不同工质对喷管出口性能参数的影响,并进行了一维微喷管绝热等熵计算程序设计。针... 对喷管出口接近真空情况一维稳态可压缩微喷管内流体进行了理论分析,研究了微喷管几何结构参数,喷管入口流体压力,喷管入口流体温度,喷管出口环境背压和不同工质对喷管出口性能参数的影响,并进行了一维微喷管绝热等熵计算程序设计。针对喉部宽度为19μm,刻蚀深度为300μm,几何扩张比为5.4的微喷管进行了数值计算,计算结果表明:随着微喷管入口流体压力的增加,流体的流量增加,喷管出口推力增大,喉部特征雷诺数增加;在相同的微喷管入口压力下,随着微喷管入口流体温度的增加,喷管出口的比冲增加;随着微喷管出口环境背压的增加,微喷管出口的比冲随之减小;对于不同流体工质,微喷管性能参数受工质摩尔质量、分子内原子数目和动力黏度影响。 展开更多

关键词 流量 推力 比冲 微喷管

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三维壁面效应对微喷管性能影响的数值计算 被引量：1

17

作者 童军杰 岑继文 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2011年第6期384-390,共7页

以FLUENT6.1为工具进行并行计算,数值计算求解二维和三维稳态可压缩Navier-Stokes方程,模拟了三维壁面效应对扁平形状硅收缩-扩张微喷管内温度和压力的影响,进而研究了三维壁面效应对微喷管的流量系数和推力效率性能的影响。数值计算结... 以FLUENT6.1为工具进行并行计算,数值计算求解二维和三维稳态可压缩Navier-Stokes方程,模拟了三维壁面效应对扁平形状硅收缩-扩张微喷管内温度和压力的影响,进而研究了三维壁面效应对微喷管的流量系数和推力效率性能的影响。数值计算结果表明:对于喉部深宽比较小的扁平形微喷管,三维壁面效应较大,三维喷管内流体的速度小于相应的二维喷管内流体的速度,而三维喷管内流体的温度大于相应的二维喷管内流体的温度;二维数值计算的流量和推力均大于对应的三维数值计算结果,其差值随着喉部特征雷诺数的减小而增大。二维数值计算结果不能正确预测喷管出口实际流量和微推力。 展开更多

关键词 并行计算 微喷管 三维壁面效应 流量系数 推力效率

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三维壁面效应对扁平微喷管性能影响 被引量：1

18

作者 童军杰 岑继文 《四川兵工学报》 CAS 2011年第4期109-112,共4页

根据杠杆力矩平衡的原理,对一款几何扩张比为11.72的扁平微喷管的微推力进行了流量和推力性能测试,在测试过程中,由于压电传感器与轴承支点的距离远大于喷管与轴承支点的距离,因而对喷管出口的微推力进行了放大;同时以Fluent6.1为工具,... 根据杠杆力矩平衡的原理,对一款几何扩张比为11.72的扁平微喷管的微推力进行了流量和推力性能测试,在测试过程中,由于压电传感器与轴承支点的距离远大于喷管与轴承支点的距离,因而对喷管出口的微推力进行了放大;同时以Fluent6.1为工具,进行并行计算,数值计算求解二维和三维稳态可压缩N-S方程,并与实验结果进行对比。研究结果表明:对于喉部深宽比较小的扁平形状微喷管,三维尺度效应较大,三维数值计算结果与实验结果吻合较好。二维数值计算结果与实验测试结果的差值较大。其差值随着喉部特征雷诺数的增大而减小。 展开更多

关键词 杠杆 并行计算 微喷管 三维壁面效应

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喉部结构不对称的微喷管数值计算

19

作者 童军杰 谢爱霞 岑继文 《广东海洋大学学报》 CAS 2010年第1期81-87,共7页

以FLUENT6.1软件为工具,利用湍流k-ε模型,求解二维稳态可压缩N-S方程,模拟了微喷管内的超音速流动,分析了喷管喉部结构不对称对喷管流场与喷管出口推力的影响。这种喉部结构不对称由于喉部上下顶点在x方向上偏离一定距离所造成。数值... 以FLUENT6.1软件为工具,利用湍流k-ε模型,求解二维稳态可压缩N-S方程,模拟了微喷管内的超音速流动,分析了喷管喉部结构不对称对喷管流场与喷管出口推力的影响。这种喉部结构不对称由于喉部上下顶点在x方向上偏离一定距离所造成。数值计算结果表明,喷管喉部上下顶点在流体流动方向的不对称,将导致喷管内部流体流场不平衡性,诱导喷管内部产生康达效应,使得喷管出口的x方向推力减小,y方向产生了多余的推力。 展开更多

关键词 数值计算 不对称 推力 微喷管

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平直出口段对微喷管性能的影响

20

作者 童军杰 方运惠 马晓茜 《四川兵工学报》 CAS 2015年第1期137-140,共4页

以Fluent 6.3为工具,进行数值模拟求解二维稳态可压缩N-S方程,分析了喷管有无平直出口段以及平直出口段长度对扩张比为5.4的收缩-扩张微喷管内压力和速度分布影响,进而分析了对微喷管的流量系数和推力效率影响;计算结果表明:喷管有无平... 以Fluent 6.3为工具,进行数值模拟求解二维稳态可压缩N-S方程,分析了喷管有无平直出口段以及平直出口段长度对扩张比为5.4的收缩-扩张微喷管内压力和速度分布影响,进而分析了对微喷管的流量系数和推力效率影响;计算结果表明:喷管有无平直出口段以及平直出口段长度l,将会影响微喷管出口区域流体压力分布和速度分布;与喷管出口无平直出口段相比,当喷管出口有平直出口段时,流体压力最低值和速度最大值靠近喷管出口中心区域,并且影响区域增加;当喉部特征雷诺数Re较小时,流量系数Cd和推力系数ηF随l的增加先增大再减小;随着Re的增加,流量系数Cd和推力系数ηF的变化变小。 展开更多

关键词 模拟 微喷管 出口段 推力 流量

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