液体火箭发动机铣槽推力室三维壁温分布计算

采用三维有限元模型对液体火箭发动机铣槽推力室进行了壁温分布计算。边界条件按一维经验公式处理。计算中比较了不同冷却剂流量。不同铣槽肋厚及肋数对温度分布的影响,并与一维简化肋模型的计算结果进行了比较,表明三维计算的温度分布规律更加合理。在小冷却剂流量、大肋厚情况下,周向温度分布不均也很严重。设计中对壁温进行三维分析是非常必要的。而对于高密肋,一维简化肋模型具有良好的近似性。     

内部再生冷却推力室及其传热分析

内部再生冷却是一种新的推力室冷却技术,目前国内尚未采用.本文从物理模型及数学模型两方面研究了内部再生冷却机理,着重在不同边区冷却液流量、室壁材料和室壁厚度下进行了推力室壁的二维温度场的数值计算,并就计算结果作了分析和讨论.     

四对角喷管外向辐射角系数的数值模拟

研究了四对角喷管复杂几何体系幅射角系数的数值计算方法,并给出部分典型计算结果。基于两种坐标系和坐标变换的这一计算方法具有计算工作量小,代码效率高的优点,为小间距四发动机并联推进变轨飞行方案热可行性分析作好了准备。     

层板推力室再生冷却通道的传热特性分析

提出液体火箭发动机层板推力室再生冷却通道传热过程的数理模型。采用通用形式控制方程处理冷却剂紊流换热和通道材料导热的共轭传热问题,计算采用LVEL紊流模型,并考虑冷却剂（氢）的热物性参数随温度和压力的变化及层板材料热物性随温度的变化。结果表明,采用大高宽比、小气壁厚度的通道设计,可显著提高再生冷却能力,降低室壁温度和温差。采用对流换热系数和热物性为常数的简化处理会引起很大误差。     

液体火箭发动机辐射冷却推力室的传热计算

本文介绍一种液体火箭发动机辐射冷却推力室设计计算方法.内容有:物理过程的分析、燃气与室壁之间对流热流和辐射热流的计算、室壁中温度场的计算、因辐射冷却引起的比冲损失的计算等.并通过一个计算实例来说明方法及所得结果的可信性.     

用模型喷管模拟研究发动机组外向辐射传热

根据热辐射理论,分析空间发动机外向辐射会传热的基本特点,得出在地面用模型喷管－电热喷管缩比件模拟这一传热现象的必要条件为两者几何相似,壁面热流密度q以及表面黑度ε相等。可行性分析为地面模拟试验提供了科学的依据,其结论可用来指导试验。     

推力室参数对喷管化学动力学性能的影响

针对某液体发动机进行化学动力学计算,研究了各种推力室参数,如燃烧室压强、混合比、边区冷却流量以及喷管的尺寸等对喷管性能的影响。由计算结果可以得到参数变化引起性能变化的定量的规律,分析推力室设计的优劣,提出改善发动机性能的具体措施。     

典型结构的层板发汗冷却推力室传热特性的推算方法

针对典型的层板发汗冷却结构,提出了利用一个推力室的实验数据来计算另一推力室所需发汗流强的方法。在一种发动机推力室壁面发汗冷却实验数据测出以后,对同一发动机或另一发动机推力室壁采用不同的冷却剂、不同的壁面材料时的受热壁面工作温度与发汗流强的关系,由迭代计算完成。作为分析实例,利用氦气发汗冷却的试验数据对氢气发汗冷却流强进行了计算,其结果得到了实验的验证。     

气气喷注器推力室传热特性研究

设计了单喷嘴气气喷注器容热式推力室,进行了0.92～6.1 MPa范围内7个燃烧室压力工况,共17次热试车;采用壁面测温方法获得推力室沿轴向方向的内壁热流分布,得到各室压工况下燃烧室内壁热流分布曲线,不同工况的热流曲线显示出相似的分布;并从中分离出对流传热热流,得到对流传热热流与室压的关系。为拓展范围,采用多组分湍流N-S方程描述推力室内燃烧流动,采用6组分9步反应模型来描述氢氧反应,反应速率由Arrhenius公式计算,进行了5～20 MPa更高室压范围内的燃烧内流场的数值模拟,并耦合计算了各工况燃气与室壁之间的传热,获得了与试验相同规律的结果。     

火箭发动机喷管辐射及壁温的计算研究

研究了火箭发动机复合喷管的耦合换热及瞬态壁温的计算方法,考虑了扩散控制的C/C喉衬的稳态烧蚀,建立了封闭腔-净辐射模型计算喷管内的辐射换热,改进了喷管辐射换热的计算方法.计算了两种复合喷管的壁温随时间的变化,并与有关文献的结果进行对比.研究表明:在火箭发动机喷管的入口段,高温燃气对壁面的辐射换热热流比对流换热热流强;采用封闭腔-净辐射法计算火箭发动机喷管的辐射精度较高.      

圆转方内喷管换热特性

为了解圆转方内喷管再生冷却的换热特性,采用数值模拟的方法,分别对内喷管燃气、壁面和冷却液建立不同的控制方程,进行流动和传热的耦合计算,得到了内喷管和冷却液的流场和温度场。计算结果表明:转方之后的扩张段,如果型面不连续,间断点之后出现压缩波,波后壁面的温度和热流密度出现峰值,成为另一个危险截面;而且不连续壁面的温度高于光滑壁面的温度,使扩张段圆周方向壁面温度分布不均匀,造成热应力的不均匀;冷却肋和高导热系数的锆铜加强了冷却通道的换热,使冷却肋附近的气壁温度低于冷却通道底部气壁的温度。     

推进剂组元比调节器动态特性的理论分析与实验研究

对推进剂组元比调节器的动态特性进行了理论分析和实验研究。用传递函数法和状态空间法建立了该调节器的数学模型,进行了理论分析和数学仿真研究,并做了有关的实验。综合理论分析和实验研究结果,绘出了计算该调节器频带宽度和稳态误差的近似公式。     

三维数值模拟再生冷却喷管的换热

为了解液体火箭发动机喷管再生冷却的换热特点,采用数值模拟的方法,对内喷管燃气、壁面和冷却液建立不同的三维控制方程,进行流动和传热的耦合计算。在计算中,假定喷管流动为冻结流动,考虑燃气向壁面的对流换热和辐射换热;采用二阶迎风格式离散控制方程,采用DO模型离散求解辐射换热方程,水蒸气的吸收系数根据Leckner公式计算。计算模型采用缩比热试车发动机,数值计算结果与实验结果吻合较好,较准确地模拟出了喷管的壁面热流密度,得到了喷管燃气和冷却液的流场和温度场,对高压再生冷却喷管的设计具有指导意义。     

燃烧室中的非线性声波

采用计算流体力学（CFD）方法对燃烧室一维冷流和两维燃烧过程进行了数值仿真,着重研究了温度、密度、熵等变量的脉动与压力脉动的区别,以及喷射过程与声学振型的耦合,结果表明,压力和速度主要表现声特征,温度和密度部分表现声特征,部分表现流特征,而熵则只表现流特征,对于化学反应过程激发的燃烧振荡,最容易受到激发的振型是压力波腹与化学反应分布相关最强的振型。     

液体火箭发动机径向不稳定燃烧数值分析模型

应用数值模拟分析方法对液体火箭发动机径向不稳定燃烧完成了初步分析,并分析了声腔的阻尼特性。数值方法采用一步隐式预测、两步显式校正进行非定常流动计算的PISO算法。建立了不稳定燃烧声腔分析模型及压力挑动模型,通过模拟计算压力扰动波的传播过程考察发动机的燃烧稳定性。     

液体火箭发动机涡轮泵技术的发展

阐述了涡轮泵的技术发展水平在液体火箭发动机研制中的重要地位;分级燃烧循环系统发动机涡轮泵的设计特色;苏联涡轮泵总体设计的特点;并对预压泵、轴向力平衡活塞、两相流诱导轮、正反旋涡轮等涡轮泵新技术的设计原理进行了概述.     

变流量喷注器的设计和性能试验

本文介绍一种同轴环形可变截面喷注器,它用于双组元自燃推进剂变推力液体火箭发动机中,采用环形液流撞击-溅击进行组元的混合和雾化.经过万余秒的热试验证明该喷注器与高硅氧酚醛树脂材料的烧蚀推力室具有良好的相容性;推力变比可达5:1;与L=0.5m的燃烧室匹配,高推力下的燃烧室效率可达95%;该喷注器还具有重复起动或脉冲工作的能力.     

大型固体火箭发动机喷管故障诊断的流场计算

针对某大型固体火箭发动机的喷管喉道后烧穿的故障进行了数值模拟,运用ＴＶＤ（ＴｏｔａｌＶａｒｉａｔｉｏｎＤｉｍｉｎｉｓｈｉｎｇ）ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式求解了喷管内流场的二维轴对称Ｎ－Ｓ方程,获得了流场的详细结构图谱,分析了故障的成因,指出喷管型面的导数不连续会导致当地壁温升高,是引发故障的直接原因。     

有隔板和无隔板的液体火箭发动机冷态全流场数值模拟

针对液体火箭发动机燃烧室内有隔板和无隔板的情况,用数值模拟的方法对发动机冷态全流场进行了计算,探讨了燃烧室内有隔板时边界条件的处理、计算区域的离散以及隔板对流场参数的影响等问题,用欧拉坐标系下的Navier－Stokes方程组描述气相控制方程,通过数值模拟成功地对燃烧室内有隔板和无隔板的流场进行了数值仿真,表明了对隔板体的数值处理方法的可行性。     

液体火箭发动机对单级入轨运载器的影响

对给定的飞行任务,计算了推进系统采用国外现有、改型以及新型液体火箭发动机时,主推进系统发动机的组成方式对单级入轨运载器干质量的影响。对推进系统采用改进SSME的单级入轨运载器,计算了在运载器起飞质量不变的情况下,发动机比冲和质量对运载器有效载荷的影响,以及在有效载荷不变的情况下,发动机比冲和质量对运载器子质运的影响。计算结果表明,推进系统采用双燃料双膨胀发动机的单级入轨运载器具有最小的干质量。