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预混C2H4/N2O推力室喷注面板热反侵着火现象数值模拟

【作者】王伟龙 张会强

【关键词】 液体火箭发动机 推进剂 回火 热反侵

摘要预混C2H4/N2O推进系统因其性能高、系统简单以及推进剂无毒而在姿轨控发动机中有重大潜在应用价值,而防止回火是其要解决的关键技术。为此,该文构建了包括集气腔、喷注面板、燃烧室和喷管的预混C2H4/N2O推进剂单喷注单元推力室,采用能够准确预测着火延迟的C2H4/N2O详细化学反应动力学机理,耦合腔室中的反应流和喷注面板中的传热过程,开展了推力室点燃和集气腔热反侵着火现象的数值模拟研究。结果表明:推力室非稳态点燃过程时空演化至稳定状态时的特征参数与化学热力平衡计算结果一致。随着喷注面板孔板面积比的减小,燃烧室通过喷注面板传给集气腔的热量显著增加,并最终能够引燃集气腔预混气。从而发现和提出一种喷注面板热反侵导致集气腔着火的机制。当采用常规设计的推力室头部时,存在喷注面板临界孔板面积比,其为预混C2H4/N2O推进系统喷注器设计提供了新的约束准则。

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