減阻航天煤油減阻機理與傳熱規律數值模擬

杜宗罡，史雪梅，單世群，田 靚，符全軍，張莉娟，吳 峰

(1. 西安航天動力試驗技術研究所，陜西 西安 710100； 2. 西北大學 化工學院，陜西 西安 710069)

0 引言

隨著我國運載火箭技術的不斷發展，急需更大推力的火箭發動機，大推力液氧煤油發動機具有性能可靠、無毒無污染、價格相對低廉、推力和混合比可調節等優點，成為火箭運載器的發展重點。相應地，發動機再生冷卻劑航天煤油的選型與設計，對于大推力液氧煤油發動機的技術開發與整體性能的提升至關重要。航天煤油在高速流經發動機組件時，受高流量、不規則湍流擾動影響會產生較大管路流阻，增加了泵后負載，使得渦輪泵功率和發生器溫度提高，進而限制了發動機性能的進一步提升。鑒于此，相關研究部門開展了航天煤油流動減阻研究工作，取得了良好的減阻效果，但一定程度上降低了煤油的傳熱效率，傳熱效率降低可達30%。現有的有機物減阻劑主要有表面活性劑、聚異丁烯、烯烴聚合物等高分子聚合物，已應用于原油管道長距離輸送領域，其中部分減阻劑不溶于航天煤油，部分減阻劑在航天煤油中使用時有一定減阻效果，但傳熱效率也顯著降低。為了進一步推進減阻航天煤油工程應用，很有必要在已有航天煤油流動減阻實驗研究的基礎上，深入開展航天煤油減阻與傳熱過程的微觀機理研究，在宏觀連續介質的研究層面上找到航天煤油流動與傳熱的綜合優化設計方案，進而提升發動機的綜合工作性能。……