Failure Mechanism of Combustion Chamber of Liquid Rocket Engine under Severe Multi-Physics Conditions
Failure Mechanism of Combustion Chamber of Liquid Rocket Engine under Severe Multi-Physics Conditions
批准号:
22560100
负责人:
YAMANISHI Nobuhiro
金额:
$2.91万
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份:
2010
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2010 至 2012
中文摘要
在液体火箭发动机的研制中,燃烧室的寿命是一个重要的设计问题。然而,由于燃烧室在苛刻的条件下会发生复杂的多物理现象,因此很难定量预测其寿命。日本宇宙航空研究开发机构正在研究LE-X发动机作为下一个助推发动机。在其研发过程中,采用前装式设计方法,力求缩短研制周期、降低成本、提高可靠性。因此,在开发的早期阶段精确评估燃烧室的寿命是必不可少的。为了提高寿命预测的准确性,本文重点研究了热-流行为与结构响应之间的相互作用,提出了一种新的分析方法--高保真多物理场耦合模拟。应用此方法,我们研究了上一级发动机在研制过程中喉道产生残余变形的机理和主要因素。结果表明,喉道的残余变形强烈依赖于停机过程中的冷却能力,而冷却能力受燃气和冷却剂瞬态流动的影响。
英文摘要
In developing liquid rocket engine, life time of combustion chamber is an important design issue. However, it is very difficult to quantitatively predict the life time because complicated multi-physics phenomena occur under severe conditions in the combustion chamber. The LE-X engine is under study in JAXA as the next booster engine. In its research and development, shorter development time, lower cost and higher reliability are sought by using front-loading design approaches. Therefore, it is indispensable to evaluate the life time of the combustion chamber precisely in the early phase of development. In order to improve accuracy in the life prediction, we focus on the interaction between thermo-fluid behaviors and structural responses, and have developed a new analysis procedure, that is, high-fidelity multi-physics coupled simulation. By applying this procedure, we have investigated the mechanisms and the dominant factors of residual deformation occurred in the throat, which was experienced under development of the upper stage engine. It has been revealed that the throat’s residual deformation strongly depends on cooling capability in the shutdown process, which is affected by the transient flows of both combustion gas and coolant.
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極限マルチフィジクス環境における液体ロケットエンジンの破損メカニズムの解明(燃焼室スロートの残留変形)
阐明极端多物理场环境下液体火箭发动机的失效机理(燃烧室喉部残余变形)
DOI:
--
发表时间:
2012
期刊:
日本機械学会論文集A編(材料力学、機械材料など)
影响因子:
--
作者:
[西元美希,山西伸宏,吉村忍,笠原直人,秋葉博, 西元 美希]
通讯作者:
西元 美希
DOI:
--
发表时间:
2010
期刊:
影响因子:
--
作者:
[笠原直人, ほか1名]
通讯作者:
ほか1名
構造物の応力再配分挙動に関する機構論的研究(1)弾性核に着目した応力再配分メカニズムの考察
结构应力重分布行为机理研究(1)以弹性核心为中心的应力重分布机制思考
DOI:
--
发表时间:
2011
期刊:
影响因子:
--
作者:
[笠原直人, ほか2名]
通讯作者:
ほか2名
分離反復型解法によるアコースティック流体・構輩連成解析システみ
使用单独迭代求解方法的声学流体/组件相互作用分析系统
DOI:
--
发表时间:
2010
期刊:
影响因子:
--
作者:
[吉村忍, ほか3名]
通讯作者:
ほか3名
極限マルチフィジクス環境における液体ロケットエンジンの破損メカニズムの解明(燃焼室スロートの残留変形)
阐明极端多物理环境下液体火箭发动机的失效机理(燃烧室喉部残余变形)
DOI:
--
发表时间:
2012
期刊:
日本機械学会論文集A編
影响因子:
--
作者:
[西元美希,山西伸宏,吉村忍,笠原直人,秋葉博]
通讯作者:
西元美希,山西伸宏,吉村忍,笠原直人,秋葉博
共 9 条
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