110kN核热发动机推力室非平衡流动传热数值模拟研究

摘要

为预测110 kN核热发动机堆芯外推力室流动传热情况,建立了推力室身部和喷管延长段三维一体模型,采用数值模拟方法对堆芯出口至喷管出口间的高温氢气、推力室壁和超临界氢的流动传热进行了耦合计算.考虑再生冷却通道内超临界氢的物性变化,采用SST k-ω模型计算了整个湍流场,有限速率反应模型计算氢的非平衡离解,比较了进入喷管的氢气在无离解态、平衡离解冻结态和非平衡离解态下的流动传热特性,并讨论了中子热沉积对再生冷却传热的影响.结果表明:氢的非平衡离解反应对发动机比冲影响显著,而对推力室再生冷却传热影响较小;与无离解反应流和平衡离解冻结流相比,氢气非平衡离解作用下发动机比冲和再生冷却温升均增大;中子热沉积对再生冷却传热影响很小.