【摘要】：隨著我國航天事業(yè)的快速發(fā)展,火箭的運載能力已經(jīng)無法滿足航天事業(yè)的需求,大推力的高壓補燃液氧煤油火箭發(fā)動機是我國目前發(fā)展研制的新型號,推力室的冷卻采用再生冷卻技術(shù),在通道內(nèi)冷卻劑煤油處于超臨界壓力,而且壓降損失巨大,造成了不必要的能量損失,使用減阻劑可以降低能耗節(jié)約動力,減阻劑在航天領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。本課題采用FLUENT軟件數(shù)值研究有無減阻劑情況下煤油流動與換熱特性。首先對煤油的物性采用十組分的替代模型進行描述,采用物性計算軟件對煤油超臨界物性進行計算,與文獻的煤油物性試驗數(shù)據(jù)對比驗證了十組分模型的準確性,基于相關(guān)文獻的實驗數(shù)據(jù),采用RNGk-ε湍流模型數(shù)值模擬了煤油超臨界流動與換熱,數(shù)值模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合較好,驗證了數(shù)值模擬的準確性。然后,在煤油物性和數(shù)值計算方法驗證準確的基礎(chǔ)上,根據(jù)實際冷卻通道的結(jié)構(gòu)尺寸和材料屬性,設(shè)計了冷卻通道的物理模型,對影響煤油流動與換熱特性的關(guān)鍵因素進行了數(shù)值模擬,分析了不同進口速度、壁面熱流、進口溫度和出口壓力等工況下的壓降損失、壁面溫度、煤油溫度和換熱系數(shù),獲得了煤油超臨界流動與換熱的特性。其次,對添加高聚物的煤油溶液,采用旋轉(zhuǎn)流變儀進行了測量,得到了高聚物煤油溶液粘度隨剪切速率變化的曲線,發(fā)現(xiàn)了高聚物煤油具有典型的非牛頓流體的剪切稀變特性,獲得了非牛頓流體Carreau模型的參數(shù),對比實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)Carreau模型是適用的。最后,采用雷諾應(yīng)力湍流模型模擬了不同工況下高聚物煤油的流動與換熱,得到了高聚物煤油溶液的范寧摩擦系數(shù)、壁面溫度和流速等參數(shù),對比了相同工況下煤油的流動與換熱特性,獲得了減阻率和換熱率等參數(shù),掌握了減阻劑對煤油超臨界流動與換熱特性的影響規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V434
【圖文】：

- 4 -圖 1-1 壁面附近流體湍流渦結(jié)構(gòu) PIV 圖還有學(xué)者認為湍流能量的傳遞和耗散以及結(jié)構(gòu)的改變是發(fā)生減阻的主要原因。Bewersdorff[13]通過實驗研究摩擦特性和湍流結(jié)構(gòu)上影響流變特性的因素，發(fā)現(xiàn)在

圖 3-6 網(wǎng)格截面圖值計算的精度越高，但是網(wǎng)格數(shù)越大計算數(shù)太少，計算機效率會很高，但是計算結(jié)了保證數(shù)值計算精度，排出網(wǎng)格質(zhì)量對計無關(guān)性驗證，如表 3-1 所示,網(wǎng)格節(jié)點分

圖 3-5 實驗?zāi)Ｐ蛯φ諏嶒炑b置[58]的尺寸參數(shù)，采用 UG 建模軟件設(shè)計了與實驗尺寸相同的三維圓管，使用 ICEM 網(wǎng)格劃分軟件對該圓管采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，由于在實際的工況中，煤油的物性在壁面附近具有較大的變化，為了保證計算的精度，因此要對壁面附近的網(wǎng)格進行加密處理，使得第一層網(wǎng)格 +< 1。試驗管模型截面的網(wǎng)格如

【參考文獻】

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本文編號：2749855