自增压供应系统既有气瓶挤压式供应系统结构简单的优点,又兼具泵压式供应系统质量小、供应压强高的优良性能,在提高推进系统可靠性,降低飞行器成本方面具有很大优势。但自增压供应系统也存在不能以恒定贮箱压强供应推进剂的缺点,因而也难以保持发动机推力的恒定。本文针对自增压供应系统存在的不足,提出了基于再生冷却的自增压方案,并采用数值模拟和理论分析的方法对该方案进行了初步研究,主要包括贮箱在供应过程中压强变化规律和推进剂在亚临界压强下流动和传热规律的研究,为后续研究提供了一定的参考。论文主要工作如下:(1)针对贮箱恒压供应方案的对比。对自增压贮箱的工作原理进行了介绍,对三种恒压供应方案的系统质量进行了估算。结果表明:再生冷却-自增压方案能大大减轻增压系统的重量。(2)针对贮箱在供应过程中的压强变化规律进行了数值模拟。建立了推进剂贮箱的物理模型和数学模型,介绍了推进剂热力学参数的计算方法,分析了其适用范围,并编写了相应的热物性计算程序;模型的预测值与实验值吻合度较好;通过不同的算例对影响贮箱气枕压强的各因素进行了分析。结果表明:增压气体的体积流量和贮箱出口推进剂的体积流量对贮箱的压强影响较大;当使用增压气体增压时,液体推进剂温度和净蒸发速率的影响基本可以忽略;液体温度及净蒸发速率在无增压气体时比较重要;气枕体积大小影响贮箱压强变化的敏感性;若采用加热推进剂的形式给贮箱增压,气相加热的效果好于液相加热。(3)针对推进剂在亚临界压强下流动和传热进行了数值模拟。建立了推进剂在冷却通道内的一维均质流模型,编写了相应的计算程序;对非稳态流动过程进行了仿真计算,给出了推进剂在通道内的参数分布;通过模型对影响通道性能的因素进行了分析。结果表明:亚临界压强下,通道内通常会出现干涸点,壁面温度在干涸点处突然升高。应尽量将冷却通道设置在燃烧室热流密度较小的部位,或者将冷却通道作为冷却壁面的辅助措施,冷却通道应设置在隔热层外以确保壁面在干涸点的温差不致过大,使推进剂在通道内完全气化,以获得更多的增压气体。