Numerical and CFD study of the combustion products flow field in Dual-Bell Nozzle

Abstract

Dual bell nozzles may represent a possible alternative to replace conventional bell nozzles in future launcher first stages. Their main feature is the peculiar shape of the divergent section, displaying two bells separated by an inflection point. Although this is a non-optimized shape, it shows two different operating modes that provide at high altitude larger expansion ratios than conventional nozzles, while avoiding sideloads at sea-level. The aim of this project is to study the combustion products flow field inside a dual-bell nozzle by using a computational fluid dynamics (CFD) code; ANSYS Fluent.

Résumé Les tuyères à double galbes peuvent représenter une alternative possible pour remplacer les tuyères conventionnelles dans les futurs premiers étages du lanceur. Leur principale caractéristique est la forme particulière de la section divergente, affichant deux cloches séparées par un point d'inflexion. Bien que ce soit un forme non optimisée, il montre deux modes de fonctionnement différents qui fournissent à haute altitude des taux d'expansion plus importants que les tuyères conventionnelles, tout en évitant les charges latérales au niveau de la mer. L'objectif de ce projet est d'étudier le champ d'écoulement des produits de combustion à l'intérieur d'une tuyère à double galbes en utilisant un code de dynamique des fluides computationnelle (CFD); ANSYS Fluent.