气氢∕液氧同轴喷注单元细节对燃烧特性的影响

《气氢∕液氧同轴喷注单元细节对燃烧特性的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第39卷第5期火箭推进V01．39．No．52013年10月JOURNALOFROCKETPROPULSIONOct．2013气氢／液氧同轴喷注单元细节对燃烧特性的影响丁兆波，陶瑞峰，许晓勇(北京航天动力研究所，北京100076)摘要：为了研究气氢，液氧同轴直流式喷嘴的结构参数细节对燃烧特性的影响，对单喷嘴燃烧室的燃烧流场进行了数值模拟。重点研究了氧喷嘴缩进深度、氧喷嘴出lz／壁厚和氢氧喷注速度比3个参数对燃烧效率和稳定性的影响规律。研究表明：上述喷嘴结构参数细节是影响气氢，液氧同轴直流式喷嘴燃烧特性的重要因素，其中适当提高氧喷嘴缩进深度或氢氧喷注速度比对燃烧效率有显著改善，而适当提高氧喷嘴

2、出口壁厚对燃烧稳定性有显著改善。关键词：气氢／液氧；同轴直流式喷嘴；燃烧特性；燃烧流场；数值模拟中图分类号：V434+．13—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2013)05—0031—04EffectofstructureparametersofGH2／LOXshearcoaxialinjectoroncombustioncharacteristicsDINGZhao-bo，TAORui-feng，XUXiao—yong(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing100076，China)Abstract：Tostudytheinf

3、luenceofGH2／LOXshearcoaxialinjectorstructureparametersoncorn—bustionefficiencyandstability，numericalsimulationofcombustionflowfieldofthesingle—injectorcombustorwascarriedout．TheinfluenceofindentationdepthofLOXinjector，thicknessatoutletofLOXinjectorandgas--to-·liquidvelocityratioonthecombustorcharac

4、teristicsandstabilitywasmain--lystudied．Theresultsindicatethattheaboveparametersaretheimportantfactorstoaffectthecom—bustorcharacteristicsofGHdLOXshearcoaxialinjector．ThecombustionefficiencyincreaseswiththeproperincreaseofinjectivevelocityratioandindentationdepthofLOXinjector．Thecombustionstability

5、increaseswithproperincreaseofthicknessatoutletofLOXinjector．Keywords：GHz／LOX；shearcoaxialinjector；combustioncharacteristic；combustionflowfield；numericalsimulation收稿日期：2013—04—24；修回日期：2013—08—30基金项目：国家863项目(2007AA705302)作者简介：丁兆波(1980一)，男，工程师，在读博士生，研究领域为液体火箭发动机燃烧装置的设计和数值研究32火箭推进2013年10月O引言大推力氢氧发动机推力室

6、喷注器普遍采用同轴直流式喷嘴。同轴直流式喷嘴结构简单、尺寸小且有较好的燃烧稳定性，燃烧效率与同轴离心式接近。大量试验研究工作指出同轴式喷嘴的主要结构参数，如：氧喷嘴缩进深度、氧喷嘴出口壁厚和喷注速度比等是决定喷嘴性能的重要因素㈣。结构参数的细微差别就可能引起燃烧性能的显著变化。因此必须深入研究上述因素对燃烧性能的重要影响，以保证在任何工况下喷注器都能够高效、稳定的组织燃烧。本文基于商业CFD软件，针对氧喷嘴缩进深度、氧喷嘴出口壁厚和喷注速度比3个参数，对气氢腋氧同轴直流式单喷嘴燃烧室进行了湍流流动与燃烧数值模拟，初步揭示了这3个参数对气氢／液氧燃烧特性的影响规律。1物理模型所研究的氢氧同轴直

7、流式喷嘴结构如图1所示。液氧从喷嘴的中心管喷射出，而低温气氢从与中心管平行的同心环缝流出，该伴流氢气射流对喷嘴中心的液氧射流产生撞击扰动有利于液氧的破碎、雾化和混合，从而增加了液体的表面积，以此加速燃烧。为了研究不同的结构参数对喷嘴燃烧特性的影响，设计了如图1所示的单喷嘴缩尺燃烧室。缩尺燃烧室的工作参数：燃烧室压力为7MPa，混合比为6．6，单喷嘴流量为0．42kg／s。缩尺燃烧室依据与某型全尺寸大推力氢氧发