某氫氧發(fā)動機推力室氫噴嘴燒蝕問題仿真分析

宣智超，謝 恒，袁 宇

（北京航天動力研究所，北京100076）

某氫氧發(fā)動機推力室氫噴嘴燒蝕問題仿真分析

宣智超，謝 恒，袁 宇

（北京航天動力研究所，北京100076）

氫氧火箭發(fā)動機推力室內(nèi)的噴注均勻性不但影響燃燒效率，還有可能影響噴嘴、面板及內(nèi)壁等結(jié)構(gòu)的可靠性。針對某型氫氧火箭發(fā)動機推力室多次出現(xiàn)固定位置兩個氫噴嘴的燒蝕問題，采用CFD方法模擬了此發(fā)動機氫頭腔及噴嘴的內(nèi)部流動。通過分析流動特性，并給出量化對比結(jié)果，得出了以下兩個結(jié)論：一方面此發(fā)動機推力室噴注面氫流量分布不均，而多次產(chǎn)生燒蝕的噴嘴是所有噴嘴中氫流量最小的兩個；另一方面氫噴嘴出口環(huán)形間隙內(nèi)流量分布不均，在所有噴嘴中產(chǎn)生燒蝕的噴嘴出口流速分布不均勻度是最高的。這兩個因素共同作用下導(dǎo)致噴嘴局部混合比過高，是造成固定位置噴嘴局部燒蝕的重要原因。

氫頭腔；氫噴嘴；燒蝕；流場均勻性

0 引言

氫氧發(fā)動機推力室工作在高溫高壓環(huán)境中，若噴注器的噴注不夠穩(wěn)定和均勻（或偏離設(shè)計的流量分布），影響燃燒效率的同時，會造成局部高溫直接影響內(nèi)壁、噴注面板和噴嘴本身的可靠性［1］。對于氫氧發(fā)動機推力室噴注器通常采用的同軸式噴嘴，一般中心為液氧的離心或直流式噴嘴，環(huán)縫為直流式氫噴嘴，氫氧在推力室內(nèi)的霧化燃燒主要依靠速度差產(chǎn)生的碰撞破碎霧化［2］。對于單個噴嘴，由于氫噴嘴在外氧噴嘴在內(nèi)，高速流動的氫可以保證在噴注面附近混合比較低，從而起到保護噴注面板及噴嘴的效果。……