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摘要
针对高压补燃循环发动机泵间管路中高温氧气再液化回收时的安全问题，建立了高温氧气与高温液氧在低温液氧中掺混冷凝的三维数值仿真模型，研究了泵间管内三股流体掺混冷凝的全过程，获得了管内流场、气液相分布、气相冷凝长度等关键信息，对比了由掺混腔和主管路注入回流高温液氧两种回液方案对氧气冷凝的影响。同时，针对定流速和变流速两种情况，探究了掺混孔数量和孔径的优化方案；此外，对不同管路出口背压下管内气相完全冷凝长度的变化趋势进行了研究。研究表明：掺混腔回液方案会导致气相流量增加和分布不均，不利于管内气相快速冷凝；主管路回液方案能够避免回流高温液氧对气相冷凝的负面影响，推荐采用此方案回收高温液氧；当流速不变时，适度增大掺混孔有利于避免不同掺混孔的气相融合，采用8个孔径为35 mm的掺混孔可使完全冷凝长度缩短26.5%;通过减小孔径增大流速有利于气相快速冷凝，采用16个孔径为20 mm的掺混孔可使完全冷凝长度缩短38.6%;增大泵间管出口背压有利于气相冷凝，背压由1.6 MPa上升至1.8 MPa时，完全冷凝长度缩短28.9%。该研究结果对液体火箭发动机增压输送管路设计具有理论参考意义。
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