● 摘要
未来液体火箭发动机要求大推力、高可靠、可重复使用以及低成本，现有的推力室冷却技术已经不能适应这种需求了。发汗冷却将冷却剂以微小的量均匀地在受热壁面流出而形成隔热屏障，可以看成是膜冷却的极限形式，研究分析显示这是效果最好而又最经济的热防护方式之一。 本文对层板发汗冷却技术进行了综述，通过一维固液耦合温差模型，利用有限体积法，计算得到沿推力室径向层板固体和冷却剂的温度分布，并对影响壁温特性的各种因素进行了计算分析。采用二维非耦合层板发汗冷却模型，计算分析了包括主流马赫数和冷却剂吹风比在内的多种因素对冷却效果的影响。建立二维气固耦合层板发汗冷却模型，分析了发汗冷却两个主要冷却过程耦合的情况下，冷却剂流动状况和层板的冷却效果。 通过计算发现：主流马赫数对冷却效果影响并不明显；冷却剂吹风比的改变能极大地影响层板内壁温度和温度梯度；从提高推力室整体性能考虑，应该选用一个导热系数大小适中的层板材料；氢气的冷却效果要远好于空气；耦合模型计算的结果比非耦合模型的更合理。