涡流冷却推力室中涡流结构的分析与优化

涡流冷却是一种新型液体火箭发动机推力室冷却方法,可以简化推力室结构,降低成本,提高可靠性。本文首先介绍该类型推力室的工作原理,并对涡流的结构进行了理论分析,得出内外涡流的速度分布特点。通过冷流场计算,验证了涡流结构分析的正确性。由于流体的粘性,减小了内部涡流的速度及涡量强度,影响推进剂的掺混及燃烧。通过对氧化剂喷嘴入射角的优化,发现氧化剂喷嘴倾斜一定的角度,可以增加内部涡流的速度及涡量强度,将有助于提高涡流冷却推力室中推进剂的燃烧效率。

GH_2/GO_2涡流冷却推力室设计与数值计算

涡流冷却是一种新型液体火箭发动机推力室冷却技术。采用该技术可以简化推力室结构、降低成本,并可提高系统可靠性。对涡流冷却推力室进行了初步设计,并采用PDF非预混燃烧模型和DO辐射模型对所设计的推力室进行了数值仿真。根据计算结果:推力室内部形成了双向涡流;推力室圆筒段壁面温度低于760 K;在考虑辐射条件下,推力室圆筒段壁面温度平均升高约140 K,最高温度低于900 K;涡流冷却技术是可行的,但目前存在燃烧效率相对较低的问题。

针栓喷注器液氧/甲烷推力室设计及试验研究

为了验证针栓喷注器应用于变推力液氧/甲烷推力室的可行性,探索气/液针栓喷注器的燃烧性能,设计了针栓喷注器液氧/甲烷推力室地面试验件并进行了点火试验。推力室通过两轮试验共计7次点火,单次最长点火时间200s,累计515s。结果表明,推力室可以实现液氧/甲烷的可靠点火及稳定燃烧,燃烧效率为0.959~0.979,推力室工作过程平稳,喷注器壳体及针栓的热防护措施可靠,未见烧蚀。