20N单组元推力器的传热分析与数值模拟

admin · 发表于 2022-9-24 17:43:08

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20N单组元肼（N2H4）推力器广泛用于我国已发射或在研卫星的姿轨控系统中，推力器的性能的优劣决定了卫星能否顺利完成预定飞行任务。对推力器温度场及其传热特性的认识是研制优良性能推力器的基础。本文以20N单组元肼推力器为研究对象，建立了适用于20N单组元肼推力器传热题目求解的二维瞬态热传导模型，并分别应用准则方程和一体化耦合计算方法对20N单组元肼推力器的传热进行了研究。文章首先采用求解推力器对流传热系数的准则方程对推力器的传热进行了分析。研究内容主要包括：涂层对推力器外壁面温度影响分析，推力器在不同工况下的温度响应计算和热回浸对推力器头部温度的影响分析。为了更加精确地计算20N单组元肼推力器的热特性，本文在参考旁人研究的燃烧模型的基础上加入了辐射模型和热传导模型，采用一体化耦合方法对20N单组元肼推力器的催化分解放热和传热进行了研究。文章还计算了绝热边界条件下推力器的内流场，并将结果与耦合计算情况进行了对比，估算了推力器外壁面辐射散热对推力器性能的影响。研究表明，在误差允许的范围内，通过计算得到的结果与试验数据相吻合，满足了推力器研制的需要。一体化的数值模拟也得到了与理论分析相一致的结果，较好地反映了推力器工作状态下内流场和壁面温度的情况，辐射模型的加入，也使我们对推力器催化分解室内燃气的辐射有了初步的了解。文章在最后总结了20N单组元肼推力器的传热分析和计算结论，为今后此类推力器的研制要点作了初步的展望。

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