火箭发动机羽流辐射与底部结构温度的耦合理论与实验研究

项目名称： 火箭发动机羽流辐射与底部结构温度的耦合理论与实验研究

项目编号： No.51376065

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 能源与动力工程

项目作者： 张小英

作者单位： 中山大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 研究火箭发动机羽流辐射及耦合的发动机底部结构三维温度场，对于预测火箭底部结构的工作热环境，增强火箭发动机底部结构的精确热防护设计，发展运载火箭的可重复使用设计有重要意义。目前用于高温气体和粒子光谱特性的模型难以快速精确地计算火箭发动机羽流的光谱参数；且计算结构三维温度场的模型，由于未与辐射换热的光谱分析模型耦合而精度较低。本申请拟在前期研究的基础上，开展火箭发动机羽流光谱辐射场与结构温度场的耦合研究：构建全光谱关联吸收系数模型和Mie 散射理论，分别计算羽流气体和高温液、固态粒子的光谱特性；采用离散坐标法（DOM）求解羽流的三维全向全光谱辐射场；构建移动边界模型进行喷管壁面烧蚀过程的分析；将计算辐射热流的Q-J-T 方程与结构三维热传导方程耦合求解温度场；最后借助地面缩比模型数值实验，获得羽流辐射强度和发动机底部结构的温度，结合相似分析，校正理论模型，为火箭底部结构的精确热防护设计提供依据。

中文关键词： 火箭发动机；羽流辐射；温度场；数值计算；壁面烧蚀

英文摘要： The coupled study of plume radiation and the three dimensional temperature at base of the rocket engine is very important for prediction of thermal environment of rocket base structure, which will also improve the precisely heat protection design of rocke

英文关键词： rocket engine；plume radiation；wall temperature；numerical simulation；wall ablation