液氧-甲烷針栓式噴注器霧化及燃燒特性研究.pdf

1、液氧/甲烷針栓式變推力發(fā)動機具有結(jié)構(gòu)簡單、無毒、高比沖、燃燒穩(wěn)定和推力調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過理論分析、試驗研究以及數(shù)值仿真等方法研究了針栓式噴注器錐形液膜破碎過程、霧化特性以及燃燒性能，并且分析了噴注器結(jié)構(gòu)參數(shù)對其影響規(guī)律，為變推力發(fā)動機的設(shè)計提供參考。
　　首先，分析得到了針栓式噴注器設(shè)計的基本準則。通過理論分析，得到了不同推進劑噴注通道形式下推進劑的流量調(diào)節(jié)特性，表明理論上針栓式噴注器能夠?qū)崿F(xiàn)任意形式的

2、推進劑流量變化曲線。
　　其次，研究了針栓式噴注器錐形液膜一次破碎過程。分析了針栓式噴注器與離心式噴嘴錐形液膜的異同。建立了無旋錐形液膜線性不穩(wěn)定理論模型，求解色散方程，分析了噴注壓降等參數(shù)對錐形液膜破碎過程的影響規(guī)律，并與試驗結(jié)果對比，得到了C參數(shù)經(jīng)驗關(guān)系式、?0?ln?b?值以及破碎長度、破碎時間和擾動波波長隨噴注器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化規(guī)律。結(jié)果表明無旋錐形液膜破碎模型可用于針栓式噴注器液膜破碎過程定性分析。
　　然后，使用馬爾

3、文測量儀和高速攝影等試驗手段，研究了針栓式噴注器穩(wěn)態(tài)噴霧特性。分析了SMD、液滴分布均勻度指數(shù)以及霧化錐角等參數(shù)隨氣液流量比比和狹縫寬度的變化規(guī)律。試驗表明，由于氣動力的作用，當氣液流量比大于0.206時，霧化邊界可分為兩段：上面段為收縮段，下面段為等直徑段。
　　最后，對針栓式發(fā)動機進行數(shù)值仿真，研究了噴注器以及燃燒室的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對發(fā)動機流場結(jié)構(gòu)及燃燒性能的影響規(guī)律。針栓式發(fā)動機中存在兩個回流區(qū)，提高了發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性及燃燒效