液膜冷卻是液體火箭發(fā)動機(jī)的一種重要的冷卻方式,具有冷卻結(jié)構(gòu)簡單、冷卻能力強(qiáng)等優(yōu)點,一般與其他冷卻方式結(jié)合,實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)的冷卻。液膜冷卻對發(fā)動機(jī)的熱防護(hù)可靠性和發(fā)動機(jī)比沖均有重要的影響。通過追蹤國內(nèi)外液膜冷卻研究現(xiàn)狀,從液膜的形成、中心氣流對液膜的夾帶作用、液膜冷卻分析模型以及液膜冷卻對發(fā)動機(jī)性能的影響等方面,梳理了液膜冷卻的研究文獻(xiàn),總結(jié)了當(dāng)前研究中存在的不足,并從冷卻劑注入結(jié)構(gòu)、中心氣流對液膜夾帶特性、液體火箭發(fā)動機(jī)液膜冷卻計算方法和推力室冷卻結(jié)構(gòu)/技術(shù)方案等方面提出研究展望。

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圖8液膜冷卻過程示意圖

推力室液膜冷卻過程十分復(fù)雜,涉及到液膜相變蒸發(fā)、燃?xì)廨椛�、對流傳熱等過程,如圖8所示。一般將液膜冷卻各個過程的子模型聯(lián)合起來建立液膜冷卻分析模型,從而研究液膜冷卻過程。Stechman[32]采用了修正的Bartz[33]法計算燃?xì)馀c液膜之間的對流換熱系數(shù),液膜與壁面之間的對流....

圖1冷卻劑注入方式

為了在推力室內(nèi)形成液膜,可將推進(jìn)劑以多種方式注入推力室內(nèi)壁面。推進(jìn)劑既可以從推力室頭部也可以從身部壁面注入,形成液膜[6],一般注入形式是經(jīng)由孔、槽縫沿壁面切向注入或者冷卻射流撞擊壁面形成液膜;推進(jìn)劑也可以通過多孔介質(zhì)壁面滲透形成液膜[7]。對于某些小型發(fā)動機(jī),不會專門設(shè)置冷卻劑....

圖2液膜流動分析中采用的符號及坐標(biāo)系

液體火箭發(fā)動機(jī)液膜冷卻的設(shè)計希望液膜沿著推力室周向均勻分布,以實現(xiàn)良好的推力室熱防護(hù)。但是對于軌姿控發(fā)動機(jī)一類的小推力液體火箭發(fā)動機(jī),冷卻劑一般通過距離相隔較遠(yuǎn)的離散孔流出形成射流,射流撞擊壁面鋪展形成液膜,液膜在壁面分布相對不均勻。對于射流撞壁鋪展形成液膜這種液膜形成方式,液膜....

圖3不同入射角度下液膜形態(tài)

在試驗研究方面,李平[13]采用與偏二甲肼表面張力系數(shù)相近的無水酒精作為實驗介質(zhì),通過收集液流的方式研究了單股射流擊壁后的流動分布與射流參數(shù)之間的關(guān)系,包括了射流擊壁角度、射流直徑和射流速度對壁面液膜相對流量分布的影響。為了研究射流的間距對壁面上液膜相對流量分布的影響,測量了三孔....

本文編號：3945077