液氧/甲烷发动机推力室多循环热-结构分析

• 作者: 刘迪 孙冰 马星宇
• 来源期刊: 推进技术
• 关键词: 甲烷 液体火箭发动机 再生冷却 推力室 热分析 结构分析 有限元法
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 结构 强度 可靠性|Structure, Strength and Reliability
• 页码范围: 1615-1627
• 页数: 13页
• 分类号: V434+.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.190851

摘要

为了研究一款液氧/甲烷发动机推力室多循环工作状态下的结构变形,拓展并验证了一种包括流动-传热分析和非线性有限元分析的热-结构分析方法.通过该方法得到了推力室热载荷与压力载荷分布,并分析了推力室在这些载荷下的应力应变响应.研究表明:推力室整体结构变形并非主要取决于热载荷,压力载荷引起的冷却通道底面弯曲在喷管扩张段尤其明显;后冷阶段产生的弹塑性拉伸应变大于热试阶段产生的压缩应变是导致每次循环结束后结构产生残余应变的直接原因;随着工作循环次数的增加,扩张段的冷却通道底角位置残余应变累积速率最快,该部位被确定为结构失效的潜在位置;增加冷却剂入口附近的通道底面厚度、减小后冷阶段与热试阶段的温差以及将冷却通道的尖锐底角设计为圆角可以成为抑制变形和减缓应变累积的备选措施.