● 摘要
未来液体火箭发动机向着大推力、高可靠性、可重复使用以及低成本的方向发展，因此我们需要更加有效的冷却方式来满足我们的需求。有研究分析表明，随着技术的不断发展，层板发汗冷却会以其较好的冷却效果以及较高的经济性成为未来主流热防护方式之一。 本文首先对层板发汗冷却技术进行了综述，并采用二维固液耦合温差模型，编程计算得到推力室中固体层板和冷却剂的温度分布，并对其中一些因素进行了分析。本文还分别采用二维流固耦合与非耦合层板发汗冷却模型以及三维流固耦合与非耦合层板发汗模型，并运用CFD软件进行了数值模拟。同时对冷却剂吹风比、推力室压强等多种会对发汗冷却效果产生影响的因素进行了对比分析，得到以下几点结论： 1 采用层板发汗冷却，使用较少的冷却剂便能达到很好的冷却效果，且对发动机的总体性能基本没有什么影响。 2 冷却剂吹风比的增大能有效地阻碍高温燃气向推力室壁面的传热，从而降低受保护壁面的温度，提高层板固壁的平均冷却效率。 3 推力室室压的增加会增强高温燃气与推力室壁面之间的换热，从而使得层板温度上升，冷却效率下降。 4 从推力室的整体性能来考虑，层板材料的导热系数大小应该适中。过大的导热系数会使热浸深度变大，过小的导热系数则使得推力室壁面温度变高。