网站大量收购闲置独家精品文档,联系QQ:2885784924

液体火箭发动机液膜冷却研究综述.docxVIP

  1. 1、本文档共5页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

PAGE

1-

液体火箭发动机液膜冷却研究综述

一、液体火箭发动机液膜冷却技术概述

(1)液体火箭发动机作为现代航天运载器的主要动力装置,其性能和可靠性直接关系到航天任务的成败。然而,由于火箭发动机在工作过程中会产生极高的温度,导致材料的热损伤和性能下降,因此,有效的冷却技术是保证发动机安全稳定运行的关键。液膜冷却技术作为一种先进的冷却方式,通过在热表面形成一层连续的液体膜,有效地隔离了高温气体与材料表面,从而降低表面温度,防止材料热损伤。

(2)液膜冷却技术的研究始于20世纪50年代,经过几十年的发展,已成为火箭发动机冷却领域的重要研究方向。液膜冷却技术主要包括自然对流冷却和强制对流冷却两种形式。自然对流冷却是依靠流体自身的密度差产生的流动,而强制对流冷却则是通过外部机械装置强制流体流动。液膜冷却技术的核心在于如何实现液膜的稳定形成和流动,以及如何优化液膜参数以提高冷却效果。

(3)液膜冷却技术在液体火箭发动机中的应用具有显著优势。首先,液膜冷却能够显著降低发动机热负荷,提高发动机的耐高温性能;其次,液膜冷却技术对发动机结构改动较小,易于工程应用;最后,液膜冷却技术具有较好的适应性和灵活性,可以适应不同类型发动机的冷却需求。随着材料科学和流体力学的发展,液膜冷却技术的研究和应用前景广阔,对于提高火箭发动机的性能和可靠性具有重要意义。

二、液膜冷却机理与数学模型

(1)液膜冷却机理涉及复杂的物理过程,主要包括热传导、对流和蒸发。在液膜冷却过程中,液体与固体表面之间的热交换主要通过热传导实现,同时,液体在流动过程中与空气发生对流,进一步促进热量传递。据实验数据显示,液膜冷却的热交换系数比单相流动时的热交换系数高出数倍。例如,在液氢火箭发动机中,采用液膜冷却技术,可以使发动机关键部件的表面温度降低约150℃。

(2)液膜冷却的数学模型主要基于Navier-Stokes方程和能量方程,结合相变、传热和传质等物理过程进行描述。在这些模型中,常用的假设包括忽略重力、忽略粘性力、忽略相变热等。例如,在考虑相变热的情况下,模型中会引入潜热项,以描述液体的蒸发和凝结过程。在实际应用中,液膜冷却模型的求解通常采用数值方法,如有限差分法、有限元法和有限体积法等。以某型液体火箭发动机为例,通过建立液膜冷却数学模型,计算得到冷却液流量为200kg/s,液膜厚度为0.5mm。

(3)液膜冷却机理与数学模型的研究对于优化冷却系统设计、提高冷却效果具有重要意义。近年来,随着计算流体力学(CFD)技术的快速发展,液膜冷却模型得到了不断改进。通过引入多相流模型、湍流模型等,液膜冷却模型的精度得到了显著提高。例如,某研究团队针对液膜冷却过程,建立了包含多相流、湍流和相变的热-流固耦合模型,成功预测了液膜冷却过程中的温度场、速度场和相变场,为液膜冷却系统的优化设计提供了有力支持。

三、液膜冷却实验研究进展

(1)液膜冷却实验研究是理解和优化液膜冷却技术的重要手段。近年来,随着实验技术的进步,液膜冷却实验研究取得了显著进展。例如,通过高速摄影技术,研究人员能够捕捉到液膜在固体表面的形成、流动和破裂过程。在液膜冷却实验中,常用的测试参数包括冷却液流量、表面温度、液膜厚度和冷却效率等。以某型火箭发动机涡轮叶片为例,实验表明,在冷却液流量为300L/min时,液膜厚度可达1mm,表面温度降低约80℃。

(2)液膜冷却实验研究不仅关注液膜的形成和流动,还涉及到液膜破裂后的冷却效果。研究表明,液膜破裂后,冷却效果会显著下降,因此在设计液膜冷却系统时,需要充分考虑液膜破裂的机理和影响因素。例如,在高温高压条件下,液膜破裂速率与冷却液粘度和表面粗糙度等因素密切相关。通过实验,研究人员发现,在冷却液粘度为0.01Pa·s时,液膜破裂速率约为0.1mm/s。此外,表面粗糙度对液膜破裂的影响显著,当表面粗糙度增加时,液膜破裂速率也随之提高。

(3)为了提高液膜冷却效果,研究人员开展了多种实验研究,包括改变冷却液参数、优化冷却通道结构、采用新型冷却材料等。例如,通过实验研究,发现增加冷却液表面活性剂可以有效降低液膜破裂压力,提高液膜冷却稳定性。在某型火箭发动机涡轮叶片冷却实验中,添加0.1%的表面活性剂后,液膜破裂压力提高了约30%。此外,优化冷却通道结构也是提高液膜冷却效果的关键。研究表明,采用多通道冷却结构可以有效增加冷却液与热表面的接触面积,提高冷却效率。在某型火箭发动机涡轮叶片冷却实验中,采用多通道冷却结构后,冷却效率提高了约20%。

四、液膜冷却技术在液体火箭发动机中的应用与发展趋势

(1)液膜冷却技术在液体火箭发动机中的应用已取得了显著成果。随着技术的不断进步,液膜冷却技术在提高火箭发动机性能、延长使用寿命、增强安全性等方面发挥了重要作用。例如,在液氢液氧火箭发

您可能关注的文档

文档评论(0)

136****8444 + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档