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液氧/甲烷发动机变截面冷却通道传热数值研究

论文摘要

为提高液体火箭发动机推力室再生冷却通道的冷却效率,对液氧/甲烷发动机推力室变截面冷却通道的耦合传热进行数值模拟,探究了冷却通道的高宽比对跨临界甲烷的湍流流动和对流传热的影响。燃气-冷却通道-冷却剂的三维耦合计算采用一种改进的迭代耦合方法。研究结果表明:在冷却通道横截面积不变时,增大冷却通道高宽比可以降低喉部燃气侧壁面最高温度。冷却通道的高宽比越大,冷却剂压力损失越大。但过大的高宽比会导致压力损失急剧增大,且进一步降低喉部壁面最高温度的效果不明显。燃气侧壁面温度在变截面冷却通道的突扩突缩处出现局部下降,且下降幅度会随着高宽比的减小而增加。大高宽比冷却通道中,喉部侧壁面附近发生传热恶化的范围有限,主要在肋侧壁面附近的下半部分。研究结果为推力室变截面再生冷却通道的设计提供了参考。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 数值计算方法
  •   1.1 几何模型
  •   1.2 数值方法
  •   1.3 边界条件和物性计算
  • 2 计算结果与分析
  •   2.1 网格收敛性验证和数值模型验证
  •   2.2 高宽比对再生冷却全局的影响
  •   2.3 高宽比对喉部区域传热的影响
  • 3 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张明,孙冰

    关键词: 甲烷,跨临界,耦合传热,火箭发动机,再生冷却,突缩突扩

    来源: 火箭推进 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程,动力工程

    单位: 北京航空航天大学宇航学院

    分类号: V434.14

    页码: 9-15

    总页数: 7

    文件大小: 1413K

    下载量: 173

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/584a4615ee7de42cbc797c89.html