燃气发生器氢腔均流改进设计及试验研究

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1、第37卷第2期火箭推进V。1．37，№·2：!!!竺兰望12竺竺些些坚型型些鲨『一———————型燃气发生器氢腔均流改进设计及试验研究王晓丽(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：为解决某型号液体火箭发动机燃气发生器热试车后氢腔内过滤网和骨架的破损问题，在不改变燃气发生器功能和性能、不影响发动机其它系统功能的前提下，设计了七种均流替代方案。采用Navie。一Stokes方程数值模拟七种方案的氢腔内流动状态，计算分析了各种方案的氢喷嘴流量的均匀性，综合考虑承载能力，选定了一种有较好均流效果的均流环。对改进后的燃气发生器进行了液流试验

2、和热试车考核。液流试验表明，改进后的燃气发生器氢路压降与改进前吻合，热试车后均流环无异常。分析和试验验证表明，新设计的均流环能起到均匀氢喷嘴流量的作用，提高了抵抗起动压力峰的能力，增加了燃气发生器的工作可靠陛。关键词：液体火箭发动机；燃气发生器；氢腔流动分析；均流环设计中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2011)02—0038—05Improvedcurrent—sharingdesignandexperimentalinVestigationforhydrogenchamberofgasgenera

3、torWANGXiao—li(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijingl00076，China)Abstract：Tosolvetheproblemofcrackingofthefilter—screenandskeletonwithinhydrogenchamberofthegasgeneratoraRertestofcenainliquidrocketengine，seVencurrent—sharlngschemesaredesif驵edonthepremisethatthemncti

4、onandperforrnanceofthegeneratorarenotreduced·Throu对lthecalculation，analysisandsimulationofthenuiddynamicstatus，nowunlfonnlt)randm。tensi“ofthesevendesignschemes，acurrent—sharingdesignwithbetterstmcturalintenslty1schosen·Hvdraulictestandtest—drivingarecamedoutforthemodifie

5、dgeneratorsuccess如lly．Theresultsmanifestthatthenovelcurrent．sharingdesigncanplayaroleofsharingthenuxofthehydrogenm。iectorelements，enhancethec印abilityofanti—stanuppressurepeak，andconsequently，lmproVetnestabili够ofthegenerator．Keywords：liquidrocketengine；gasgenerator；hydrog

6、enchamberCFD；current—shanngdeslgn收稿日期：2010一ll—11；修回日期：20ll一0l一06作者简介：王晓丽(1983一)，女，工程师，研究领域为液体火箭发动机推力室设计第37卷第2期王晓丽：燃气发生器每腔均流改进设计及试验研究39均流方案。采用cFD方法对各均流方案进行了0引言深入分析，通过分析晟后选定了一种方案，并进行了液流试验和热试车考核。燃料氯在燃气发生器氢腔内的不均匀流动会导致各个氢喷嘴的流量不均¨j，使得发生器燃烧窒混合比不均匀．最终会影响燃气温度的均匀性甚至出现局部热线o，因此合理设计氢

7、腔均流方案十分重要。长期以来．某型号燃气发生器氢腔内的流动均匀性都是依靠防止多余物进^的过滤网来实现的．因为燃气发生器的起动压力峰问题叫，氢腔内的过滤网以及同支骨架经常在试车过程中出现破损现象。为了改进氢腔的均流设计，本文考虑了七种1均流改进设计方案因已在燃气发生器的上游增加了过滤器，防止多余物进人氢腔，因此改进方案只考虑进^氢喷嘴流量的均匀性即可。为r保证改进后的结构不影响发动机其它系统的功能和性能，燃气发生器氢路的压降尽量保持和改进前一致。表l为几种均流改进方案。图l和囤2分别为mh2和I_】l

8、5的方案示意圈。表l均流改进方案hh

9、1l邮”v耐∞h⋯d—nhh帅og】。P国画罔lI“骨架一来流m对孔F≮I^q㈣kdeIonq⋯log口删a驯嘣ho】。2计算模型2l几何模型和计算网格燃气发生器氢腔均流改进方案计算模型具有相似性．本文仅以