环形引射器两相流动数值模拟

作     者：吴薇梵 王占林 孔凡超 刘瑞敏 李茂 WU Weifan;WANG Zhanlin;KONG Fanchao;LIU Ruimin;LI Mao

作者机构：北京航天试验技术研究所北京100074 北京市航天试验技术与装备工程技术研究中心北京100074 

出 版 物：《火箭推进》 (Journal of Rocket Propulsion)

年 卷 期：2020年第46卷第4期

页      面：31-37页

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：液体火箭发动机技术重点实验室基金(6142704180308) 

主　　题：环形引射器 蒸汽引射器 数值模拟 相变 真空 

摘      要：蒸汽引射器是上面级火箭发动机进行高空模拟试验时获得真空的重要设备。采用数值模拟方法,通过Fluent对氢氧火箭发动机高空模拟试验用环形蒸汽引射器内部流场进行了研究,分析水蒸气两相流动及不同的入口工况和结构尺寸对极限真空压力的影响。考虑水蒸气的两相流动,在数值模拟中加入了水蒸气的凝结相变模型,并通过试验数据开展了模型验证,验证结果为:加入相变模型后极限真空压力降低,仿真结果更接近试验数据。在此基础上,研究了喷嘴入口工况和引射器结构尺寸对极限真空压力的影响,仿真结果表明:在引射器能够启动的条件下,降低蒸汽入口总压或提高入口总温,减小喷嘴出口壁厚或增大混合室直径,均能降低引射器的极限真空压力。因此,若想提高引射器真空度,可以通过改变入口工况或调整引射器结构尺寸来实现。