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火箭发动机同轴式喷嘴雾化特性研究

唐亮  
【摘要】:三组元喷嘴是三组元液体火箭发动机的重要部件,也是三组元发动机研究的重点之一。本文进行了三组元喷嘴冷态试验研究,主要包括三个方面的内容:流量特性试验、雾化特性试验、反压对离心喷嘴雾化锥角的影响试验。 首先对冷态试验系统进行了改造并设计了几种冷试模型喷嘴。分析了喷前压力、反压等控制参数及测量位置等对喷嘴流量特性和雾化特性的影响规律。 流量特性试验表明:直流式喷嘴在液体喷注压降较高时流量系数基本不变,稳定在0.76左右;离心式喷嘴在液体喷注压降较高时,流量系数基本不变,稳定在0.23左右。长宽比大于10的环缝流量系数在0.4~0.65之间,比一般直流孔的流量系数略小。 雾化特性试验表明:对于研究的喷嘴,在距离喷嘴出口一定的位置SMD(索太尔平均直径)有一个阶跃;在一定反压的条件下,对于同一个轴向位置的SMD测量值来讲,液体压降和气体压降的增加均使得雾化变差,但作用机理有所不同。在三组元喷嘴的两组元工况下和三组元工况下,当喷注压降相同的时候,高反压下的SMD远远大于常压下的SMD;同时,由于煤油的流量很小,使得不同的反压下三组元工况和两组元工况的SMD的区别很小。 离心式喷嘴雾化锥角有随喷注压降增加而增加的趋势,但是增加过程中锥角有所波动;而随着反压的增加,雾化锥角会逐渐减小;同时,有喷嘴气体射流时的雾化锥角比没有喷嘴气体射流时的雾化锥角要小得多。


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