气液针栓喷注器液束撞击气膜破碎过程研究

作     者：张波涛 杨宝娥 杨岸龙 李平 ZHANG Botao;YANG Baoe;YANG Anlong;LI Ping

作者机构：西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室陕西西安710100 航天推进技术研究院陕西西安710100 

出 版 物：《火箭推进》 (Journal of Rocket Propulsion)

年 卷 期：2022年第48卷第5期

页      面：18-28页

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家基础加强技术领域基金(2019-JCJQ-JJ-480) 

主　　题：气液针栓喷注器 液束撞击气膜 破碎过程 雾化角 雾化模式 

摘      要：为了全面认识气液针栓喷注器破碎过程,采用网格自适应加密技术、CLSVOF(coupled level-set and volume-of-fluid method)方法和SBES(stress-blended eddy simulation)湍流方法对气液针栓喷注器液束撞击气膜破碎过程进行数值仿真,获得了液束破碎过程的细节特征,并通过高速摄影试验结果验证了数值方法的准确性。以此为基础分析了液束撞击气膜的雾化模式、变形过程、流动特性和雾化角。结果表明:雾化模式根据局部动量比可分为振荡破碎、剪切破碎和液束主导的波动破碎;液束与气膜撞击后迎风面会向两侧运动,横截面先发展为“T形,随后被展向拉伸为薄膜。液束前缘变形引起气流在液束两侧形成一系列涡结构,使得气液相互作用增强;雾化角主要受局部动量比影响,工况参数通过影响动量比而间接影响雾化角;认为选取中等局部动量比下的剪切雾化模式可以在获得较大雾化角的同时具有液滴粒径均匀且液滴空间分布均匀的特性。