固体火箭发动机高温燃气冷却系统的数值仿真研究

发布时间：2021-06-15 11:36

　　随着世界各国对太空探索需求的日益增加,固体火箭因其快速响应、机动性强、成本低、可靠性高等特点成为各个航天大国发展的重点之一。而作为固体火箭核心的发动机,其研发和制造也成为了重中之重,地面点火试验在固体火箭发动机研制过程中,也是必不可少的环节。不同类型的固体火箭发动机地面点火试验,其燃烧室燃气温度通常都可以达到3000K以上,而高温燃气会向空间辐射的大量红外能量,故计划采用喷水冷却的方法降低热源的温度,即从源头上降低红外辐射的强度。同时,若直接将高温燃气排放到环境中,将会使周围环境受到较大程度的破坏。因此,对高温燃气进行有效的降温处理具有重大意义,而国内外的火箭发动机试车台喷水冷却的相关研究集中于设备的热防护,以降低排出燃气整体温度来达到隐蔽试验目的的数值模拟和试验还未正式的开展过。本文通过在扩张段安装喷水支板的方法进行高温、高速燃气降温处理,利用液态水相变吸收大量潜热使燃气温度下降,以研究两相间的相互影响,通过商用计算流体力学软件,采用SST k-omega,DPM,组分输运等模型对固体火箭发动机地面点火试验进行流场仿真,主要工作如下:首先,通过一维理论计算,为之后的高温燃气喷水冷却数... 

【文章来源】：航天动力技术研究院陕西省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

液态水汽化过程示意图

湍流边界层示意图

结构示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD-DEM耦合数值模拟的全尺寸直升机沙盲形成机理[J]. 胡健平,徐国华,史勇杰,吴林波.  航空学报. 2020(03)
[2]基于离散颗粒单元法的流化床生物质气化过程研究[J]. 陈巨辉,宋美琪,王帅,胡汀,林枫,殷维杰.  中国电机工程学报. 2019(17)
[3]基于DPM的燃油破碎性能仿真研究[J]. 杨爱华.  内燃机与配件. 2019(08)
[4]高温风洞收集口喷水降温数值仿真研究[J]. 姜一通,张利嵩,邹样辉,田宁,李彦良.  宇航学报. 2018(06)
[5]射流在不可压气流中破碎过程高精度数值仿真[J]. 张波涛,张友平,张民庆.  火箭推进. 2018(01)
[6]基于DPM的试验台导流槽喷水冷却数值研究[J]. 罗天培,刘瑞敏,李茂,张家仙.  航空动力学报. 2018(02)
[7]NF-6风洞喷液氮降温系统研制[J]. 周廷波,高超,张正科,张国彪.  航空动力学报. 2018(02)
[8]高温燃气流超声速风洞扩压器热防护设计[J]. 田宁,齐斌,邹样辉,刘召军.  宇航学报. 2016(09)
[9]发动机尾焰注水降温数值计算与试验研究[J]. 马溢清,于邵祯.  宇航学报. 2016(05)
[10]超声速固体粒子侵蚀的欧拉模型[J]. 王正之,朱春玲,朱程香,付斌.  宇航学报. 2014(12)

博士论文
[1]火箭发动机尾焰注水降温数值计算与试验研究[D]. 于邵祯.北京理工大学 2015
[2]超声速气流中横向燃油喷雾的数值模拟和实验研究[D]. 刘静.北京航空航天大学 2010

硕士论文
[1]DPM与VOF耦合方法在固体火箭发动机沉积研究中的应用[D]. 刘涵元.哈尔滨工程大学 2018



本文编号：3230983