用于验证CFD码的基准数据，模拟NASA航天飞机主发动机在升空时引起的流动

       2005年初，Dantec Dynamics签约支持NASA提供基准数据，用于验证CFD代码，模拟起飞时航天飞机主发动机引起的流动。

       随着航天飞机返回飞行的临近，美国宇航局马歇尔太空飞行中心（MSFC）的工程师正在努力确保安全返回飞行。

       美国宇航局的马歇尔太空飞行中心是航天飞机推进办公室的所在地，负责航天飞机的三个主要部件。在短短8分钟内，这些航天飞机主发动机（SSME），外部燃料箱和固定火箭发动机的双固体火箭助推器 - 发射并加速轨道飞行器的轨道速度为17,500英里/小时：比声速快25倍。

       在发射过程中，三个主发动机中的每一个都产生超过375,000磅的推力：是商用喷气式飞机上飞行的最大发动机的四倍。

升空垫上航天飞机的仿真

       作为返回飞行（RTF）计划的一部分，MSFC正在进行CFD分析，以定义升空时梭式堆栈周围的速度流场。

       CFD预测的速度流场将用于碎片跟踪分析（DTA）喷嘴/羽流引起周围环境的流动，可能会过度预测羽流引起的流量。因此，DTA将倾向于预测更多碎片影响，主要是由于过度预测碎片速度（和动能）。

       升空DTA同行评审（2004年11月）建议升空DTA团队量化由CFD过度预测羽流引起的流量引起的DTA的不确定性。为此，升级DTA团队需要羽流诱导流量（'夹带'）的基准质量数据，以量化CFD精度和对DTA的影响。

       因此，启动了一项综合测试计划，以提供截至2005年2月底喷嘴流量耗尽静止自由流的羽流诱导流量的CFD基准质量测试数据。

       BAE Systems / Dantec Dynamics团队与MSFC工程师签订了合同，以获得所需的基准质量数据。

SSME在升空时飙升

改进的MSFC喷嘴测试设施

MSFC喷嘴测试设施

团队照片

       测试方法需要修改MSFC现有的喷嘴测试设施（NTF）。NTF设置用于测试单元内部的测试。这种测试安排将使复制“静止自由流”并测量和获得羽流诱导流的质量测试数据变得非常困难。

       为了在所需的流动条件下获得所需的数据，将喷嘴测试位置向下游移动到满足“静止自由流”的新测试位置，并且还使得更容易获得测试数据。

       选择了两个喷嘴几何形状。第一个是贝尔喷嘴，它提供类似于SSME的羽流结构。第二个是Stratford或'Sonic'喷嘴。它与历史羽流扩展数据相关联，为CFD提供了更简单的“单位物理”基准，并提供了具有不同流量扩展的第二个数据集，因此提供了不同的诱导流量。

用于测试喷嘴的羽状结构的探针

贝尔喷嘴

       纹影，基于片光及示踪粒子的流动可视化，粒子图像测速（PIV）和诱导流场速度的热膜风速测量。 

PIV数据是此测试的最高优先级数据集。它为CFD基准数据提供了最佳分辨率。Dantec Dynamics签订合同，提供技术专业知识和所需的所有硬件和软件，以获得两个喷嘴几何形状的夹带流速数据。

PIV测量结果