水射流介入多组分喷流降噪仿真研究

火箭在发射升空阶段，由喷管喷出的高超声速射流诱导产生的高量级喷流噪声，严重影响火箭结构安全性和仪器设备的可靠性，因此开展高速喷流噪声环境的预测和降噪具有重要意义。针对某型液体火箭发动机喷流，采用脱体涡模型(DES)结合输运方程及离散相模型(DPM)、曲面积分的FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程，建立了多组分高马赫数喷流噪声及考虑蒸发物理机制的水射流介入多组分高马赫数喷流的数值分析方法，完成了液体火箭发动机高超声速喷流流场及喷流噪声环境的预测，结果显示在测点处总声压级预测结果与试验测量结果误差在±3 dB之内。进一步设计了环形水射流喷流降噪系统，开展了考虑蒸发物理效应和复杂导流槽构型影响下的水射流介入高速喷流降噪规律研究，发现水射流对燃气射流产生剪切作用、动量交换作用以及吸热蒸发作用是实现降噪效果的重要原因，降噪效果随水射流质量流率增大单调升高，而随介入角度的增大先升后降。本研究对水射流介入系统的设计与工程实践具有重要意义。