Page 155 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 齐 治，等： 品字形三喷管火箭橇射流-地效耦合机理及其布局效应 第 9 期

为定量揭示地效对流场稳定性和对称性的 表 5 不同工况射流前锋涡核位置涡量值
影响机制，表 5 列出了 1.5、10 和 60 ms 等 3 个特 Table 5 Vorticity values at the vortex core of the jet front
征时刻射流前锋涡核位置的涡量值。图 13 以流 under different working conditions
线与“+”形式给出了涡核的位置。在 1.5 ms 时 工况 时刻/ms 上涡核 下涡核 涡量差值/s −1 地表涡
涡量/s −1 涡量/s −1 涡量/s −1
刻，无地面效应的工况 2 已表现出固有不对称
1.5 5 072 9 360 4 288 −
性，其上涡量值为 5 072 s ，下涡量值达 9 360 s ，
−1
−1
2 10 2047 2 385 338 −
−1
差值达 4 288 s 。低冲击高度显著加剧了这一特性：
60 245 300 55 −
工况 3 在相同时刻下涡量值升至 9 800 s ，较其
−1
1.5 5 083 9 800 4 717 −
上涡量值 5 083 s 的差值扩大至 4 717 s ，差值
−1
−1
3 10 2 381 N/A 2 381 2 604
−1
增幅达 9.6%；而工况 4 涡量差值为 4 304 s ，更
60 174 N/A 174 450
接近无地效状态。随着涡结构的演化，差异愈发
1.5 5 061 9 365 4 304 −
显著。至 10 ms 时刻，工况 3 流场对称性彻底崩溃，
4 10 2043 2 400 357 −
其下涡核破碎重组为地表涡，涡量值达 2 604 s ，
−1
60 382 N/A 382 665
而上涡核保持完整，涡量值为 2 381 s ；工况 4 仍
−1
注：“−”表示该工况下未形成或未识别出此涡结构；“N/A”表
保 持 相 对 对 称 的 上 下 涡 对 结 构 ， 上 涡 量 值 为 示该涡核已破碎重组，其强度体现为地表涡。
−1
2043 s ，下涡量值为 2 400 s ，差值仅为 357 s 。
−1
−1
−1
−1
发展到 60 ms 准稳态时，工况 3 地表涡量值衰减至 450 s ，衰减率高达 83%，其上涡量值降至 174 s ；工
况 4 地表涡量值为 665 s ，强度仅为工况 3 的 25.5%，其上涡量值保持 382 s 。各时段上下涡量差值始终
−1
−1
满足工况 3 的最大、工况 4 的次之、工况 2 的最小的关系，这一规律明确证明冲击高度降低直接加剧涡
结构强度失衡与对称性破坏。
流场结构的剧烈变化直接决定了其能量输运与耗散的路径。为定量评估地效耦合下的推进效能，
近地面动量通量是最直接的指标。图 14 为近地面速度云图，近地面速度场演化进一步揭示了地效的影
响。图 14 对比了不同冲击高度下工况 3 和 4 近地面速度场的演化过程。在射流冲击初期 1.5 ms 时刻，
地表涡生成，工况 3 形成轴对称环形高速区，最大速度为 384 m/s 左右。至 10 ms 时刻，流场演化为典型
马蹄形结构，最大速度增至 957 m/s 左右，外侧环绕速度低于 300 m/s 的低速回流区。发展至 60 ms 准稳
态时，高速区呈现锥形冲击面形态，最大速度维持在 960 m/s 左右，此现象表明低冲击高度工况下能量持

v j/(m·s −1 ) 100 400 700 1 000 1 300 1 600 1 900
t=1.5 ms t=10 ms t=60 ms

(a) Case 3

t=30 ms t=60 ms

(b) Case 4

图 14 近地面射流速度云图
Fig. 14 Near-surface jet velocity contour

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