免费论文：气氢/气氧水冷发动机结构设计与分析

本文设计加工了一个气氢/气氧水冷发动机和一个冷流实验发动机，作为正在建设中的一套火箭发动机实验系统的实验对象。通过本实验发动机，可以在对数值模拟计算与理论分析研究结果进行相应实验验证的同时，还能够对发动机展开其它相关的基础性研究工作。 在热力计算的基础上，通过对气氢/气氧水冷发动机的主要性能与结构参数计算，得到了燃烧室、喷管以及喷注器等主要零部件的结构尺寸和形式。根据传热学理论，分析了发动机推力室的冷却传热过程，并运用校核性计算方法对这一过程进行编程计算，采用简化模型对冷却可行性进行了初步论证。 根据计算得到的参数，详细说明了气氢/气氧水冷发动机各个零部件结构的设计与分析过程。水冷发动机主要由氢/氧气体谐振管点火器、气-气喷注器、推力室以及水冷却结构四部分构成，其中，在进行喷注器与推力室结构的设计时，分别提出了两种方案，并最终确定了一种方案用于加工。采用水冷却结构的目的主要是为了延长发动机的工作时间和使用寿命。除了对发动机进行各种强度校核，包括重要零部件的静载荷分析以及所有连接结构机械强度的校核以外，还对冷却通道中冷却水的压力降及其损失进行了验算。另外，为满足研究工作的需要，还特别设计加工了一个冷流实验发动机。 通过FLUENT软件对水冷发动机和冷流发动机的工作过程进行了二维和三维的数值模拟研究，得到了各种气动参数的分布情况以及传热冷却情况，其中，除了在设计工况下分别对两种发动机的不同喷管工作情况进行数值模拟之外，还专门在环境压强为0.1MPa时，高空钟形冷流喷管在不同入口压强条件下的工作过程进行了数值模拟。模拟结果表明两种发动机的结构基本达到了预期的设计要求，并为今后展开的实验研究提供了理论数据参考。 最后，简要介绍了发动机实验系统，包括实验供排气系统、循环水冷却系统、推力测量装置系统与计算机测控系统四个方面，并对两种发动机的冷流实验或热试实验方案、内容等进行了前期说明，为下一步的具体实验做好准备。

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