一個火箭發動機冷卻處理的問題,看起來簡單,里面涉及的東西卻是相當復雜的。
火箭液體發動機的內部溫度,能夠達到3500K左右。
除了高溫之外,火箭液體發動機的內部,同樣存在著高壓的環境。
一般的推力室結構,是難以承受如此惡劣的環境的。
因此,在火箭發動機的推力室內,需要引入各種熱防護措施。
如何發動機內部進行快速降溫,是一個非常重要的問題。
對于液體發動機來說,比較常用的冷卻方法,有再生冷卻、液膜冷卻、輻射冷卻等。
如果是大推力液體火箭發動機,液膜冷卻一般會與再生冷卻同時使用。
而對于高空軌姿控發動機來說,液膜冷卻,是主要的冷卻方式。
因此,液膜冷卻系統,是徐佑必須要解決的一個問題。
徐佑開啟了深度學習狀態,將大腦的效率提升到最高,開始了極速的思維運轉模式。
很快,徐佑便捋清了思路,確定自己目前需要解決的主要問題。
雖然說液膜冷卻,現在已經是一項在火箭液體發動機中,應用比較廣泛的技術。
但它也有著自身的問題和局限性。
當冷卻劑注入到推力室內壁后,會使推力室近壁區域的混合比,嚴重偏離最佳混合比。
這樣一來,部分推進劑將不能有效地參與燃燒,導致推力室性能損失。
“先構造物理模型,把其中的關鍵數據計算一下吧。”
既然徐佑決定要自己重新設計,肯定不能僅僅按照以前的經驗,去完全的復制一遍。
徐佑需要在參考歷史經驗的同時,給出自己的獨特理解。
包括所有的關鍵數據,徐佑都需要自己計算一遍,才能保證得出最準確的結論。
徐佑首先計算的,是射流撞擊壁面液膜厚度,以及流量分布的數據。
在這個問題上,徐佑需要先自己構造出物理模型,再去進行計算。
“有點做物理競賽題的感覺了呀。”徐佑感嘆道。
徐佑必須得承認,自己那段參與物理競賽的經歷,確實是非常有意義的。
不僅幫助自己保送到了薊大,在一些科研工作中,很多解決實際問題的方法和技巧,也會用到物理競賽的知識。
徐佑根據條件,在草稿紙上,建立了平板液膜厚度分布模型,標記上所用到的符號,并建立了相應的坐標系。
當把模型建立好之后,就剩下了列式計算的問題。
很快,徐佑便推導出了,兩個與流動方位角φ有關的函數。
通過對照,徐佑發現,自己在這部分的推導結果,與之前其他科研人員的推導結果是一致的。
這樣的感覺,就像做完題目之后對答桉,發現結果與標準答桉一致。
對于徐佑來說,這是很正常的事情。
但徐佑的心中,卻在隱隱的期待著,自己能夠與前人的結論出現一些出入。
畢竟在科研問題上,從來都沒有“標準答桉”之說。
只有超越了前人的結論,自己才有可能在該方向上取得突破。
當然,書籍上和論文中的研究成果,不是那么容易推翻的。
一番計算下來,所有的數據和公式,徐佑都和上面保持一致。
“嗯?等一下!”
這個時候,徐佑突然發現。
在液膜流量分布的理論表達式上面。
自己所推導的公式,竟然真的和資料上的公式,有了一些出入。
徐佑并沒有馬上感到興奮,而是先去檢查了一下自己的推導過程,看看其中有沒有什么問題所在。
畢竟,不管是什么樣級別的學霸,當你做出來的結果,與標準答桉不同時,不可能馬上就認為,是標準答桉錯了。
即使對自己再有信心,也肯定是得再好好確認一下的。
“我的推導,確實沒有問題。”
徐佑仔細的檢查了幾遍自己的推導過程,確認并沒有出現任何問題。
但當徐佑去分析資料上的公式推導過程時,也是同樣沒有問題的。
“原來是因為,我在里面多考慮了一個射流參數啊。”
在原有的公式中,這個射流參數并沒有出現。
徐佑覺得,并不是這個射流參數毫無意義。
只是可能這個射流參數帶來的影響太小,被直接忽略掉了。
徐佑也并沒有發生去認定,這個射流參數到底會對結果有多大的影響,到底是否應該忽略。
但徐佑想起了,上一次幫王相武解決量子相變的課題時,出現的誤差問題。
僅僅是一個誤差微小到可以忽略的近似過程,在經歷了放大之后,也可以對結果造成較大的影響。
因此,徐佑決定,先對這個問題持保留意見。
在這之后,徐佑用了小半天的時間,完成了對整個問題的分析,包括各種公式的推導。
“果然,在后面數據處理中,也是有放大處理的!”
通過縝密的思考與分析后,徐佑注意到,這個問題與上次王相武的實驗課題,有異曲同工之妙。
這個射流參數,如果不忽略的話,得出的數據結果將是更精確的。
而這,很可能是設計出新型液膜冷卻系統的關鍵所在。
接下來,就是通過軟件模擬,來彷真整個冷卻的過程。
徐佑再一次感受到了信息學的重要性。
雖說軟件模擬與實際實驗的結果,肯定是存在一定的誤差的。
但只要模擬的精確度足夠高,這絕對是一個比實際實驗高效得多的方法。
通過軟件模擬,徐佑將包括液膜的形成、主流的夾帶、推力室的液膜冷卻、液膜冷卻對發動機性能的影響等過程,完整的模擬了出來。
這樣一來,徐佑就可以很方便的查看,在各個參量改變時,對于每個過程產生的結果,都會有什么樣的影響。
徐佑根據各項數據的反饋,思索著如何去設計新的推力室冷卻結構。
不知不覺中,徐佑再一次進入到了,那種神奇的心流狀態之中。
在心流狀態下,徐佑的注意力更加的集中,大腦的狀態達到了最高的水準。
漸漸的,徐佑終于將腦海中零散的鏈條,逐漸拼接到了一起。