冷却环带结构形态及离心角度对流场的影响

为了优化冷却环带局部喷注结构的型面参数，延长液膜存续寿命，采用广义超临界流体定义方法，对高压液氧煤油火箭发动机推力室第一环带的液膜流动特性进行了数值研究。分析了喷注结构的内边弧度半径和冷却剂的入射离心角度对流线发展、介质分布、湍流动能等的影响。结果表明，受超临界流体物性参数的突变影响，入口上、下游壁面处均会出现涡流效应，阻碍当地对流换热作用，阻断液膜铺展并引起液壁分离现象，加剧气液卷吸掺混；增大内弧半径可扩大液膜有效区域，半径为2.0mm时，有效区占比为59.2%；提高入射离心角可显著减弱涡流效应；2.0mm的内弧半径和84°的入射离心角为最佳工况组合，采用该方案可大幅优化液膜的稳定性和顺滑性。