空间发动机推力室气相流动分布无量纲表达方法

doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.012

空间控制技术与应用 ›› 2017, Vol. 43 ›› Issue (6): 72-78.doi: 10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.012

空间发动机推力室气相流动分布无量纲表达方法

孙恒超，刘敏，吕红剑，王莉娜

(1.中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京 100094；
2. 北京卫星环境工程研究所，北京 100094)

收稿日期:2017-04-20 出版日期:2017-12-20 发布日期:2018-01-03
作者简介:作者简介：孙恒超（1987—），男，工程师，研究方向为空间推进技术研究；刘敏（1984—），男，高级工程师，研究方向为航天器总体设计与卫星姿态控制；吕红剑（1981—），男，高级工程师，研究方向为航天器总体设计技术；王莉娜（1985—），女，工程师，研究方向为航天器真空与检漏技术.

Dimensionless Expression of Gas Flow in the Thrust Chamber of Space Rocket Engine

SUN Heng-Chao, LIU Min, LYU Hong-Jian , WANG Li-Na

（1.Institute of Telecommunication Satellite, China Academy of Space Technology， Beijing 100094，China； 2.Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China）

Received:2017-04-20 Online:2017-12-20 Published:2018-01-03

摘要/Abstract

摘要： 摘要：为探究空间发动机推力室气相流动分布简便表达机制，开展推力室气相介质流动相似性分析.构建空间发动机推力室气相介质流动数值模型，并计算典型结构和工况条件下气相介质流动速度和压力；根据量纲分析方法推导推力室气相介质流动相似准则，借助相似准则提出推力室气相介质流动速度和压力的无量纲表达方法；以正交试验方案组织多种结构和工况参数下的推力室气相介质流动数值计算，并以数值计算结果为输入确定了气相介质流动速度和压力的无量纲表达式.

关键词: 关键词：空间发动机, 燃烧室, 气相, 数值模型, 相似准则

Abstract: Abstract：To explore a convenient expression of gas flow in the thrust chamber of space rocket engine, the similarity analysis of gas flow in the thrust chamber is carried out. Firstly, a numerical model is built to describe the gas flow in the thrust chamber, and the gas flow velocity and pressure are calculated under typical structure and operating conditions. Secondly, the similarity criteria of gas flow are derived based on dimensional analysis. The dimensionless expression method of gas flow velocity and pressure in thrust chamber is promoted with the similarity criteria. Then the numerical calculation under various structure and operating parameters is organized with an orthogonal design plan. Lastly, the dimensionless expression of gas flow velocity and pressure is obtained with the numerical results as input.

Key words: Keywords：space rocket engine, combustion chamber, gas flow, numerical model, similarity criteria

中图分类号:

中图分类号： V434

孙恒超, 刘敏, 吕红剑, 王莉娜. 空间发动机推力室气相流动分布无量纲表达方法[J]. 空间控制技术与应用, 2017, 43(6): 72-78.

SUN Heng-Chao, LIU Min, LYU Hong-Jian , WANG Li-Na. Dimensionless Expression of Gas Flow in the Thrust Chamber of Space Rocket Engine[J]. , 2017, 43(6): 72-78.

参考文献

参考文献［1］杨立军, 富庆飞, 王永涛. 液体火箭发动机喷嘴动力学研究进展［J］. 火箭推进, 2006, 32(6): 3542. YANG L J, FU Q F, WANG Y T. Review of evolvement on dynamics of injector of liquid rocket engine［J］. Journal of Rocket Propulsion, 2006, 32(6): 3542. ［2］丰松江, 聂万胜, 何浩波, 等. 氢氧火箭发动机喷雾演化过程作用机理［J］. 宇航学报, 2010, 31(4): 11051109. FENG S J, NIE W S, HE H B, et al. Study on mechanism controlling spray evolvement in a hydrogen/oxygen rocket engine［J］. Journal of Astronautics, 2010, 31(4): 11051109. ［3］何博, 聂万胜, 丰松江, 等. 液体火箭发动机喷雾液滴内部流动及传热数值模拟［J］. 导弹与航天运载技术, 2011, 57(2):3841. HE B, NIE W S, FENG S J, et al. Internal flow and heat transfer numerical simulation of liquid rocket engine spray droplet［J］. Missiles and Space Vehicles, 2011, 57(2): 3841. ［4］聂万胜, 庄逢辰. 喷雾特性对液体火箭发动机燃烧稳定性的影响［J］. 推进技术, 2000, 21(3): 5659. NIE W S, ZHUANG F C. Effect of spray characteristic on the liquid rocket combustion stability［J］. Journal of Propulsion Technology, 2000, 21(3): 5659. ［5］聂万胜, 庄逢辰. 推进剂初始温度影响液体火箭发动机燃烧稳定性的数值模型［J］. 导弹与航天运载技术, 2000(4): 3237. NIE W S, ZHUANG F C. A comprehensive numerical model for initial propellant temperature effecting liquid rocket engine combustion stability［J］.Missiles and Space Vehicles, 2000(4): 3237. ［6］聂万胜, 丰松江. 液体火箭发动机燃烧动力学模型与数值计算［M］. 北京：国防工业出版社,2011. ［7］尹婷, 聂万胜, 何浩波. 偏二甲肼液滴燃烧特性及影响因素实验研究［J］. 火箭推进. 2014, 40(5): 2936. YIN T, NIE W S, HE H B. Experimental study on combustion characteristics of UDMH droplet and influence factors on combustion［J］. Journal of Rocket Propulsion, 2014, 40(5): 2936. ［8］尹婷, 聂万胜, 吴高杨. 压力振荡环境下偏二甲肼液滴的燃烧特性［J］. 燃烧科学与技术. 2016, 22(1): 5663. YIN T, NIE W S, WU G Y. Combustion characteristics of UDMH droplet under acoustic oscillation［J］. Journal of Rocket Propulsion, 2016, 22(1): 5663. ［9］袁锦凤.密相气固两相流流动数值模拟及基于多物理场的传感器建模方法研究［D］.沈阳：东北大学，2013. YUAN J F. Research on numerical simulation of dense phase gassolid flow and sensor modeling based on multiphysics field［D］. Shenyang: Northeastern University, 2013. ［10］KUNE J. Similarity and modeling in science and engineering［M］. Springer Science & Business Media, 2012. ［11］王黎珍, 史纪鑫, 郑世贵. 推力器真空羽流热效应计算模型修正及误差分析［J］. 航天器环境工程. 2014, 31(5): 483488. WANG L Z, SHI J X, ZHENG S G. The error analysis and the improvement of heating effect model of the thruster vacuum plume［J］. Spacecraft Environment Engineering, 2014, 31(5): 483488. ［12］YAWS C M. 气体数据手册［M］. 陶鹏万，译. 北京：化学工业出版社，2003. ［13］李云雁, 胡传荣. 试验设计与数据处理［M］. 北京：化学工业出版社,2008.

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Dimensionless Expression of Gas Flow in the Thrust Chamber of Space Rocket Engine

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