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作者：任永杰;丰松江;聂万胜;仝毅恒;林伟;郭康康;
单位：航天工程大学宇航科学与技术系;航天工程大学太空安全中心;
摘要：为了研究不同湍流模型对高频燃烧不稳定的捕捉能力，采用非稳态雷诺时均（Unsteady Reynolds averaged Navier-Stockes,URANS）和应力混合涡模拟（Stress-blended eddy simulation,SBES），开展了单喷嘴模型火箭发动机数值仿真。化学反应与湍流的相互作用采用基于详细化学反应机理（GRI Mech 3.0）的小火焰生成流模型（Flamelet-generated manifolds,FGM）。对比试验数据，验证了模型的准确性；全面对比了URANS和SBES仿真结果；分析了燃烧室的压力波模态特性和流场动态特性。发现两者都能捕捉到高频燃烧不稳定，但URANS对动态特性的捕捉明显不足，压力振荡峰峰值与试验值相比误差高达57.6%。而SBES对包含涡脱落、湍流混合、压力波的传播等动态特性能够实现较好的捕捉，压力振荡峰峰值与试验值误差仅为7.6%。URANS结果表现出高度的对称性，而SBES结果则更加合理。燃烧室和氧管的压力振荡相互耦合，引起推进剂质量流量脉动和燃烧室突扩面周期性涡脱落。涡脱落及其与燃烧室壁面的相互作用增强了脉动释热，是维持燃烧不稳定的关键。
关键词：火箭推进;;燃烧不稳定;;应力混合涡模拟;;小火焰生成流模型;;数值模拟
基金资助：国家自然科学基金（51876219）~~
