高空模拟试验（简称高模试验）是一种在地面进行的，使发动机在人为形成的高空低压环境中进行点火工作并进行参数测量的试验方法。进行高模试验的地面设施为高空模拟试车台（简称高模试车台）。高模试验的试验对象是高空发动机，因为高空发动机一般具有大面积比喷管，喷管出口静压与标准大气压相比较低，因此在这种情况下，对发动机做地面试验时，会在发动机喷管内发生流动分离的现象，因此高空发动机的性能试验一般是在高空模拟试车台上进行的。
虽然高空模拟试车台的相关技术发展较早，但是目前仍然有一些相关技术不完善，例如对于高模试验试车台的试验舱压力场的预测。因为在以前的相关研究中，例如对扩压器的启动性能，抽吸能力的研究中，会将试验舱处理为盲腔或者边界条件，这是与实际是有差异的，而且随着目前发动机性能的提升，引起的喷管扩张比的升高，喷管出口静压降低，因此越来越需要预测试验舱的舱压。而且在考虑高模试车台内部流场的整体性方面，国内研究相对较少，仅有的一些研究在文献3中有所提及，但是遗憾的是，在文献3中在处理扩压器的模拟中，直接将固体火箭发动机的喷管出口流场参数作为引射器（这里是也就是扩压器）混合室的入口参数，忽略了发动机喷管膨胀波对于下游流场的影响。
高模试车台分为两种，一种是被动引射高模试车台，它主要是依靠扩压器启动后的引射作用来形成低压环境，另一种是主动引射高模试车台，它主要依靠的是引射器的引射作用形成低压环境。本文主要讨论的是被动引射高模试车台在其稳定工作阶段（也就是扩压器启动后）试验舱的舱压情况。典型的被动引射高模试车台如图1所示：

图1 被动引射高模试车台
本文计算高模试车台稳定阶段试验舱舱压（下面简称舱压）利用的方法是fluent软件模拟的方法，这是因为高模试车台的流场非常复杂，尤其是在扩压器内，存在着底部突扩流，再附激波和复杂的激波附面层干扰流场，这就使得我们很难进行较为精确地理论分析，并且在理论分析的基础上得出精确地结果，但是随着计算流体力学和计算机计算能力的发展，目前我们可以首先应用相关软件来对这一复杂现象进行模拟，然后得到相应的舱压情况。本文将要利用的软件是fluent软件，因为目前此软件在以前的扩压器性能的模拟，引射器性能的模拟方面表现较好。
本文在将探讨如何利用fluent软件来对这个流场进行模拟，其中包括流场网格的划分，湍流模型的选择，初始化条件的选择，以及对于此流场的一些特殊处理，然后将模拟结果与本单位已有的试验结果进行比较。
2流场模拟
2.1流场分析
首先我们对于要模拟的流场进行大致的分析：此流场包括两大部分，一部分是发动机喷管内的内流场，另一部分是由试验舱和扩压器组成的内流场，具体现象是这样的：在高模试验中，发动机点火后，推进剂在燃烧室中燃烧，形成高温高压燃气，高温高压燃气从喷管喷出，随着燃烧时间的推进，燃烧室中的压强会逐渐升高，气流会首先在喷管的喉部达到超音速，并在喉部下游形成激波，然后燃烧室压强继续升高，激波会沿着喷管逐渐移向喷管出口；当激波移动到喷管出口时，我们将这种情况成为喷管已达到满流，但是此时并不是我们所需要的情形，然后压强继续升高，便会在喷管出口形成压缩波，当压强接着升高，当达到喷管出口截面上得静压高于出口反压的时候，喷管出口面上得压缩波便会被膨胀波所代替，当膨胀波撞击到扩压器入口壁面上的时候，便会在扩压器内形成封闭的激波系。这种状态称为普朗特-迈耶膨胀状态，也就是扩压器的稳定工作状态，也是我们所称的试车台稳定工作状态，也正是我们所要模拟的状态。

图2喷管出口流动模型
由上图我们也可以发现一方面当膨胀波撞击到扩压器的壁上得时候，会有一部分气流回流到试验舱里面，这时由于发动机的喷管和扩压器形成了一个“引射器”，因此也会有一部分气流由于扩压器的抽吸作用从试验舱里面流进扩压器内，当高模试验试车台稳定工作时，它们这种交换过程也达到了平衡。另一方面，当膨胀波撞击到扩压器壁上以后，会有一部分气流反射，再次形成斜激波，在斜激波后面，会再次形成激波，然后气流经过扩压器升高压强，恢复到大气压强排入大气中。
2.2流场模拟的关键问题
根据以上的叙述，我们可以发现，我们所要模拟的流场有一个特点，那就是激波多，其实还有几个隐藏的特点，其一是试验舱的尺寸相对发动机，扩压器较大，但是根据实际情况，试验舱内部流场并不复杂，第二个特点是发动机气流高温，高马赫。这对于我们我们的模拟造成极大地困难。下面将从三个方面介绍对于此类流场的模拟的关键技术，第一个是关于网格的划分方面：
2.2.1.1首先从降低计算量方面考虑，运用了二维代替三维和尽可能多得利用四边形单元。这其中在利用二维代替三维方面，首先从事实方面来考虑这不是一个合适的选择，虽然发动机以及扩压器具有轴对称的特点，但是试验舱是一个长方体的，但是具体到此类大尺寸流场（相对于发动机和扩压器），并且对于我们有实际应用价值的是发动机周围的流场，在者，在离发动机较远的区域，流场简单，综合大体积带来的计算量和实际应用价值，选择了应用二维模型来模拟一个非轴对称流场。