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1、离心式喷嘴的内部流场王亚力卢天寿主题词离心喷嘴流场摘要,,马歇尔空间飞行中心进行了一系列的实验和分析对切向进入式中心支柱即在液体火箭中使,水用的典型的离心式同轴喷嘴的内部流场作了大量的研究支柱由聚丙烯物质制成,,用作模拟液体流入周围大气的背压中测量了轴向压力分布支柱中形成的气涡形状液膜速度分布以及喷雾锥空,一为九孔,间质量流分布离心式喷嘴帽采用了两种形式进行试验一为,,口三槽配制基本的支柱直径为长度为支柱出直径的缩小或,气扩大也进行了测试在任何情况下涡都延伸至支柱的整个长度上液膜厚度表现出离心,。喷嘴进口设计的有效性液膜薄则
2、相应喷雾锥宽液流的一元可变面积模型的建立可预测稳,。态流场并且有助于更进一步了解支柱液流对然烧稳定性的影响目叮言液体推进剂火箭一般将其嫩料与氧化剂在燃烧室混合。火箭的性能很大程度上依赖于混合的质量。这就要求喷嘴必须在燃烧室的头部将燃料与氧化剂充分均匀地分布对于燃,如液氧,料与氧化密度差别较大的推进剂和气态氢一般使用两种类型的喷嘴,直流同轴式喷嘴数量很多围绕在喷嘴一个中心管道周围的环状高速运动的气体将喷—出的高密度液体射流雾化。,离离心同轴式除给一种或者两种推进剂施加一个切线速度以帮助推进剂混合之外心—同轴式喷嘴与直流同轴式喷
3、嘴的外观相似实验证明,直流同轴喷嘴的嫩烧效率很高但是它需,且这些喷嘴对喷要的喷嘴数量大注藕合不稳定燃烧非常敏感而离,心式同轴喷嘴在这两个方面具有优越性且可以降低这些。型号发动机的研制和生产成本由于直流同轴喷嘴轴中心处的推进,剂混合效率一般最低所以采用离心式同轴喷嘴就可达到用径向动量将推进剂抛离喷嘴轴心的目的。离心式喷嘴的效能根据其自由锥的角度,即用无同轴气流时液流所形成的喷雾锥角的一半来评估来评估由于流线不是从一个顶点,,通常发出的实际上并无确切的锥形成要采取某种方法来近似确定锥的角度如图所示,对中,从生产的观点看心支柱来说
4、产生旋射的最简单的方法是使液体沿支柱半径的切线方。,,向进入这样由于推进剂密度远远大于燃烧室内的气体密度在支柱中心将形成一个低密。,度的气涡其形成原因是由于旋转液流径向压力梯度变化而引起的空吸作用所致而不是气一一人,上卜近似锥角⋯参考高度夕图喷雾谁简田。蚀或沸腾效应高密度的液体在支柱出口处从气体中液抛出气涡将有效地改变支柱的声。,学特性并可阻止喷射藕合要知道液氧支柱的几何结构对火箭稳定性及性能方面的影响必。,须了解支柱的内部流场其研究方法是制作液氧支柱的聚丙烯模型用水作为掖氧的模拟物进行测试。这些模型不仅可以进行光学测试,还
5、可以提供良好的流动显形,为建立分析模型。,、、提供数据通过这些模型可推知出实际的火箭情况提出的一种一维一可变面积自由表面模型有助于对显形流动效应的理解硬件说明实验设备在实验中,水用作液氧的模拟物,通过一个注入循环泵,供给车向系统输送去离子水通·,泵将水,过一个莲蓬头式的喷嘴送入一个耐的供给罐测试前对罐施行,,真空处理由于罐中水经过莲蓬头又回到罐内的不间断循环对水进行除气处理经过除气处理的水可以防,口下游处,止低压点上如离心喷嘴进气泡的产生测试时真空系统和注入循环,系统必须隔离高压空气用来给供给罐加压试件,试件为带有可更换离心
6、喷嘴帽的液氧支柱聚丙烯模型其中一种结构如图所示测试了个支柱件,除口,了从出端往上游有的伸缩变化外支柱件都是相同的支柱的上游直径为,出口直径参见表一一人,上卜近似锥角⋯参考高度夕图喷雾谁简田。蚀或沸腾效应高密度的液体在支柱出口处从气体中液抛出气涡将有效地改变支柱的声。,学特性并可阻止喷射藕合要知道液氧支柱的几何结构对火箭稳定性及性能方面的影响必。,须了解支柱的内部流场其研究方法是制作液氧支柱的聚丙烯模型用水作为掖氧的模拟物进行测试。这些模型不仅可以进行光学测试,还可以提供良好的流动显形,为建立分析模型。,、、提供数据通过这些模
7、型可推知出实际的火箭情况提出的一种一维一可变面积自由表面模型有助于对显形流动效应的理解硬件说明实验设备在实验中,水用作液氧的模拟物,通过一个注入循环泵,供给车向系统输送去离子水通·,泵将水,过一个莲蓬头式的喷嘴送入一个耐的供给罐测试前对罐施行,,真空处理由于罐中水经过莲蓬头又回到罐内的不间断循环对水进行除气处理经过除气处理的水可以防,口下游处,止低压点上如离心喷嘴进气泡的产生测试时真空系统和注入循环,系统必须隔离高压空气用来给供给罐加压试件,试件为带有可更换离心喷嘴帽的液氧支柱聚丙烯模型其中一种结构如图所示测试了个支柱件,除
8、口,了从出端往上游有的伸缩变化外支柱件都是相同的支柱的上游直径为,出口直径参见表一一表离心式喷嘴帽进口尺寸离心式喷嘴帽孔直径柑宽柑长壁厚。。色。么。。。注意标志符的号码是不连续的这些试件是从出资的喷嘴试验方案中挑选出的“”和“”,试件聚丙烯复制品字母分别指切向槽离心式喷嘴或切向孔离心式喷嘴
