兖立文　许坤梅　王慧洁

（北京航空航天大学宇航学院，北京　100191）

小推力液体火箭发动机沉降型液膜冷却液膜长度研究

兖立文许坤梅王慧洁

（北京航空航天大学宇航学院，北京100191）

沉降型液膜冷却是指从喷嘴向壁面以一定角度喷注某种液滴，液滴到达壁面沉降形成液膜，实现对壁面热防护的一种方法，常用于小推力液体火箭发动机热防护系统中。采用Stechaman半经验方法对决定液膜冷却效果的关键参数——液膜长度求解。采用k-w模型描述湍流流动、Eulerian-Lagrangian模型描述两相流，采用C/C++语言编写Bai-Gosman液滴撞壁模型程序，采用数值模拟推进剂液滴撞壁后复杂的状态变化过程，考虑壁面热辐射，对400N双组元MMH/NTO自然推进剂发动机推力室内的蒸发、流动、燃烧和传热过程进行了数值模拟。在采用半经验公式方法求解液膜长度的过程中，分析了液膜流量对液膜长度的影响，研究了该方法的实际应用情况。实验结果表明，该方法可以较好地计算液膜长度，计算结果与实验具有较高的一致性，对工程实践具有重要的指导意义。

液体火箭发动机，液膜冷却，液膜长度，液滴撞壁，数值模拟

引言

对于小推力液体火箭发动机来说，因为其推力和尺寸较小，所以，液态燃料喷入推力室后，不可避免地会出现液滴撞壁过程。液滴撞壁后，其运动过程非常复杂，在某些条件下会在壁面形成液膜。在对发动机推力室内喷雾湍流燃烧进行数值模拟的基础上，采用Bai-Gosman［1］液滴撞壁模型模拟了液滴撞壁后的复杂状态变化过程，并分析了液滴撞壁后的轨迹、推力室流场和发动机各项性能参数。……