● 摘要
太阳能热推进(STP)在深空探测、航天器轨道转移等领域具有广阔的应用前景,推力室是STP重要部件之一,开展推力室数值模拟研究对发展STP具有重要意义。 本文从STP推力室结构和推进剂流动特点出发,建立了推力室内推进剂流动和换热的数值模型,研究分析了壁面温度、进口压力、推进剂种类对推力室性能的影响规律。根据推力室螺旋通道结构特点,建立了不同流程,不同形面,单通道、双通道等多种模型,计算了不同结构推力室流动和换热特性,对比了不同结构推力室的STP推力和比冲等性能参数。研究了STP一级、二级聚光器和推力室的设计方法,提出了以脉动燃烧提供能量的地面实验方案,并进行了STP地面实验装置设计。 本文的研究结果表明,壁面温度对STP性能影响较大,推进剂进口压力对STP推力室影响很小,推进剂流动通道长度和形状对STP比冲均有不同程度的影响,数值计算结果与国外文献已有的实验结果和数值结果进行了比较,吻合良好,所提出的STP推力室地面实验方案合理可行。
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