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推进技术2025年第03期:液氧/甲烷火箭发动机波纹状再生冷却通道的换热特性

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王建明;吴政源;王一攀;陈祎航;徐微;

单位:沈阳航空航天大学航空发动机学院;沈阳航天新光集团有限公司;

摘要:为了提高液氧/甲烷发动机再生冷却通道的换热效率,提出了波纹形状冷却通道结构。编程计算得到甲烷随温度压力同时变化的冷却剂物性参数,对软件进行用户自定义函数(UDF)二次开发,进而对发动机推力室与再生冷却通道进行了燃烧传热耦合模拟。对比了波纹通道与光滑通道的换热能力,结果表明:壁面波纹形状使冷却剂在通道内充分掺混,降低了壁面的法向温度梯度,冷却效果更好。当波高H=0.6 mm时波纹通道相较于光滑通道最高温度和平均温度分别降低93.9 K和24.9 K。波纹通道形状决定波纹通道的换热能力,进一步研究了不同波纹高度与进口雷诺数对冷却通道换热性能的影响,当H<0.4 mm时换热能力较弱,H>0.6 mm时流动阻力激增,在进口雷诺数为1.8×10~5时,波纹通道的综合换热因子更高。

关键词:液氧/甲烷发动机;;再生冷却;;耦合传热;;波纹通道;;数值模拟

基金资助:辽宁省科学技术计划项目(2021JH1/10400064)~~