液体燃料涡流冷却推力室数值仿真研究

摘要

推力室热防护是液体火箭发动机研制过程中的关键问题，涡流冷却是一种新型的推力室冷却方法.国内外对气体燃料和氧化剂的涡流冷却推力室的设计、数值仿真和试验开展了较多的研究. 针对涡流冷却推力室开展了的仿真研究工作主要采用的是气体推进剂，本文对以气氧/液态甲烷为工质的涡流冷却推力室头部设计方案进行了数值仿真计算，采用Eulerian-Lagrangian坐标系进行喷雾燃烧数值模拟,应用RNGk-ε湍流模型与湍流扩散火焰的PDF燃烧模型,研究了以气氧/液态甲烷为工质的涡流冷却推力室的冷却效果和掺混过程,分析了推力室液滴尺寸与燃料喷嘴分布直径等参数对燃烧效率的影响.结果表明,适当增加燃料喷嘴分布直径,减小喷嘴内径,可有效地提高涡流冷却推力室的燃烧效率.