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作者:王昕宇;姜毅;沈博晗;
单位:北京理工大学宇航学院;
摘要:基于对火箭发射过程中高温燃气对导流槽表面烧蚀机理的研究,提出了一种用于预测导流槽表面最高温度的创新算法。该算法采用拉丁超立方采样技术获取样本数据,拟合样本计算结果由Kriging拟合算法构建代理模型,以预测不同型面参数下导流槽表面的最高温度值。结合样本数据分析与优化构型计算,进一步分析了导流槽结构尺寸参数对其表面温度分布的影响规律。在建立代理模型的基础上,以遗传算法计算获得基本段直段长度为2 084.2 mm、导流面曲率半径为2 276.0 mm、导流面倾角为62.2°时,导流槽表面温度达到最低值。通过对不同导流槽尺寸参数组合下的燃气流场进行数值模拟,研究了导流槽表面的高温区和高压区分布特征,并对优化构型与原最优工况在压力梯度等方面进行了对比分析。结果表明,在导流槽外侧区域,由于燃气直接冲击形成的高温区和高压区较为集中;与优化构型相比,原最优工况在外侧附近的压力梯度分布更为显著,对燃气流动起到了一定的阻碍作用,导致燃气经过压缩后温度升高,从而使得导流槽表面温度维持在一个较高的水平。文中研究结论为火箭发射装置导流槽的优化设计提供了理论依据。
关键词:燃气射流;;导流槽;;拉丁超方采样;;Kriging模型;;遗传算法