● 摘要
液膜冷却是用于液体火箭发动机冷却的主要方法之一，对液体火箭发动机液膜冷却推力室进行仿真计算，可以增加对推力室内流场的了解，能够为发动机的设计提供参考。 本文对小推力液体火箭发动机液膜冷却推力室内流场进行了数值模拟，研究了400N和10N的MMH/N2O4自燃推进剂火箭发动机推力室的内流场。其中包括液体推进剂的蒸发、液滴撞壁、液滴的破碎和飞溅、液膜的形成、液膜的卷吸与蒸发、液膜的流动、气相推进剂的化学反应、气体流动等。侧重于研究液滴撞壁和液膜的计算，借鉴了用于内燃机气缸计算的液滴撞壁模型。在详细讨论了各个模型的基础上，对各个模型进行了比较分析，选择了其中三个模型，并结合400N轨控发动机和10N姿控发动机推力室的相关参数，进行了数值计算，给出了相应的计算结果。通过数值仿真得到了推力室流场及液滴撞壁后形成液膜的详细参数，能够为火箭发动机推力室的设计和优化提供参考。通过计算发现：用不同的液滴撞壁模型计算推力室流场时，对流场的温度、速度和压强分布的影响很小，但对液滴的破碎、液滴的运动轨迹和液膜的厚度、长度有很大的影响。为了能准确地计算出燃烧室的液膜数据以及液膜对推力室壁面温度的影响，选用合适的液滴撞壁模型很重要。