涡流冷却推力室流场特征与性能仿真.pdf

《涡流冷却推力室流场特征与性能仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第2期航空动力学报Vo1．29NO．22014年2月JournalofAerospacePowerFeb．2014文章编号：10008055(2014)02042007doi：10．13224／j．cnki．jasp．2014．02．022涡流冷却推力室流场特征与性能仿真李恭楠，俞南嘉，路强(北京航空航天大学宇航学院，北京100191)摘要：针对2000N气氢气氧涡流冷却推力室，采用三维全尺寸计算模型开展了仿真研究，得到了流场速度分布特点，验证了涡流冷却推力室内具有双向涡旋结构，内外涡流分界面约占涡流冷却推力室圆柱段半径的86，燃烧区域约占涡流冷

2、却推力室圆柱段半径的70．分析表明：外层涡流主要受来流速度与涡流冷却推力室几何参数影响，内层涡流在黏性、燃烧等作用下室压、密度稳定．侧壁温度平均为388K，比冲效率达92以上，仿真结果与试验对比一致．关键词：涡流冷却；流场特征；推力室性能；数值仿真；双涡旋结构中图分类号：V434文献标志码：ASimulationofflowcharacteristicsandperformanceofvortexcoolingthrustchamberLIGong—nan，YUNan@a，LUQiang(SchoolofAstronautics，BeijingUnive

3、rsityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Numericalsimulationof3-Dfull—sizemodelwasconductedfor2000Ngashy—drogen／gasoxygenvortexcoolingthrustchamber．Velocitydistributioncharacteristicsoftheflowfieldwereobtained，andexistenceofthebidirectionalvortexstructurewas

4、verified．Theinterface。finnerandoutervortexesaccountedfor86ofthethrustchambercylinderradius，andthecombUStionzonetookup70ofthethrustchambercylinderradius．Analy—sisshowedthattheoutervortexcoolinglayerwasmainlyinfluencedbyincomingstreamve—locityandgeometricparametersofthrustchamber．T

5、hepressureanddensityoftheinnervortexmaintainedstableduetotheviscosityandcombustion．Theaveragetemperatureofthethrustchambersidewa11was388K．Thespecificefficiencywasabove92．Theresultsofcomputationwereconsistentwiththeexperimentresults．Keywords：vortexcooling；flowcharacteristics；thrus

6、tchamberperformance；r¨lmericalsimulation；dualvortexstructure涡流冷却是一种液体火箭发动机推力室新型的流场结构使推进剂的掺混和燃烧被限制在推力冷却方式．在涡流冷却推力室(下文简称推力室的核心内涡中，外层涡流阻止了高温燃气与壁室)中，燃料从推力室头部喷人，而氧化剂从推力面的接触，进而减轻了化学燃烧、热对流等引起的室圆柱段末端靠近喷管处切向喷入，沿内壁螺旋壁面热载荷，同时高速旋转的涡流有效改善了侧向上运动到头部端面，由于黏性耗散、动量损失等壁面温度上升．研究表明口：涡流冷却技术能够原因，继而向下做直径

7、较小的螺旋运动，在推力室有效简化推力室结构设计，降低研制成本，增加使内形成一对同轴、反向的双层涡旋流场．这种特殊用寿命，在工程上极具潜力．收稿日期：2012-l2-2l作者简介：李恭楠(1987)，男，黑龙江哈尔滨人，硕士生，主要从事航空宇航推进理论与工程方面的研究第2期李恭楠等：涡流冷却推力室流场特征与性能仿真目前国内外均开展了以推力室的流场特点、6个氢喷嘴，推力室圆柱段末端周向均布两列共结构设计、比冲性能为重点的试验和仿真研究，基24个切向氧喷嘴，氧喷嘴向上倾斜1O。，双圆弧拉本验证了流场双涡旋结构特点，分析了推力室性瓦尔喷管，推力室的几何参数详见表

8、1．能和壁面冷却效果的影响因素．在已开展的仿真表1推力室几何参数研究。中，计算模