题目：基于降次流动模型的火箭喷管流动控制

本文研究火箭发动机在升空过程中控制推力恒定的问题。通过对流场进行主动控制，改变喷管喉道面积改变流场状态，达到控制推力的目的。采用一个开环控制系统实现推力的控制。控制信号为期望推力、外界压强和时间的函数。控制器通过推力期望值与实际值比较得出的控制信号作用于流场，而改变流场状态，最终达到改变推力的目的。流场计算过程，一种称为矩阵恰当正交分解的方法在求解欧拉方程中得到运用，将POD降次模型应用于无粘一维和二维流动的计算，成功地削减了方程解向量元素的数量，并对降次模型效果进行了分析。最后把降次后的欧拉方程运用到火箭发动机推力的控制问题中。通过计算机进行模拟，得出如下结论。首先，在利用POD方法对欧拉方程降次时，模态的选取至关重要，关系到降次模型的计算精度和敛散性，两方面需要综合考虑。而后，运用此方法实现推力控制具有较高的动态性能和静态性能。在一维和二维流场计算中，降次流动模型均有效地提高了计算机运算效率，并保持了良好的计算精度。控制过程仅仅要求喷管喉道面积和燃气质量流量均很小量的改变，就可以达到期望的推力控制效果。