本文關鍵詞：液體同軸旋轉(zhuǎn)射流破碎與霧化特性的實驗研究

  更多相關文章： 液體同軸旋轉(zhuǎn)射流 液/液同軸離心式噴嘴 內(nèi)路噴孔縮進量 同向和反向旋流 液膜破碎過程 霧化特性

【摘要】：液體火箭發(fā)動機具有比沖高、能反復啟動、工作時間長短可任意設定,多次使用、推力可調(diào)節(jié)等優(yōu)點,在人類空間技術的發(fā)展史上長期占據(jù)著主要地位。而燃用常溫綠色液體推進劑的衛(wèi)星及空間探測器更是目前許多國家研究的熱點。作為其發(fā)動機上的關鍵部件：液/液同軸離心式噴嘴及其產(chǎn)生的液體同軸旋轉(zhuǎn)射流對發(fā)動機的燃燒效率和燃燒穩(wěn)定性起著決定性的作用,開展對其霧化過程的研究具有十分重要的意義。本文通過搭建的噴霧實驗系統(tǒng),對設計的外混式和內(nèi)混式兩種型式的同軸離心噴嘴進行了冷態(tài)噴霧實驗。利用高速攝影及Malvern粒度分析儀研究了射流工況和噴嘴幾何結構的變化對模擬推進劑下的同軸旋轉(zhuǎn)射流液膜破碎特征及霧化性能的影響；并通過數(shù)值模擬方法研究了內(nèi)外路單獨噴射時射流工況對液/液同軸離心式噴嘴內(nèi)部流動特性的影響,作為對實驗研究的補充。結果表明：1、內(nèi)外路旋轉(zhuǎn)射流形成的回流區(qū)氣體卷吸作用是外混式同軸旋轉(zhuǎn)射流形成的主要原因；內(nèi)外路射流摻混位置不同引起的液膜擾動波變化是內(nèi)混式同軸旋轉(zhuǎn)射流液膜破碎特征改變的主要原因。2、內(nèi)路射流工況對外混式同軸旋轉(zhuǎn)射流的液膜破碎長度和液滴SMD直徑和分布均勻度起主導作用。噴霧錐角則受內(nèi)外路射流工況共同影響。3、內(nèi)外路射流摻混位置與噴孔之間的距離對內(nèi)混式同軸旋轉(zhuǎn)射流液膜破碎長度和液滴SMD直徑和分布均勻度起主導作用,噴霧錐角同樣受內(nèi)外路射流工況共同影響。4、反向同軸旋轉(zhuǎn)射流的回流區(qū)氣體卷吸作用比同向旋轉(zhuǎn)射流弱。5、采用二維軸對稱模型、VOF模型和RNG k-ε模型可以準確預測液／液同軸離心式噴嘴內(nèi)部的流場特性,數(shù)值計算的噴霧錐角與實驗測量吻合較好。
【關鍵詞】：液體同軸旋轉(zhuǎn)射流 液/液同軸離心式噴嘴 內(nèi)路噴孔縮進量 同向和反向旋流 液膜破碎過程 霧化特性
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V434.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1. 緒論12-26
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-23
• 1.2.1 離心式噴嘴及其射流的研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.2 液/液同軸離心式噴嘴及其射流的研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3 存在的問題23
• 1.4 本文的研究內(nèi)容23-26
• 2. 實驗系統(tǒng)與實驗方法26-42
• 2.1 噴霧實驗系統(tǒng)的建立26-29
• 2.1.1 噴嘴氣液供應管路系統(tǒng)26-27
• 2.1.2 高速攝影系統(tǒng)27-28
• 2.1.3 粒度測量系統(tǒng)28-29
• 2.2 實驗研究中涉及的一些基本概念29-33
• 2.2.1 離心式噴嘴的一些特征參數(shù)30-31
• 2.2.2 霧化性能的評價指標31-32
• 2.2.3 旋轉(zhuǎn)射流液膜破碎過程的典型情況32-33
• 2.3 液/液同軸離心式噴嘴設計33-36
• 2.3.1 噴嘴設計計算過程33-34
• 2.3.2 噴嘴結構設計34-36
• 2.4 實驗方法36-40
• 2.4.1 推進劑模擬工質(zhì)的選擇36-37
• 2.4.2 實驗工況設計37-38
• 2.4.3 實驗數(shù)據(jù)處理及霧化性能特征量的提取38-40
• 2.5 本章小結40-42
• 3. 外混式同軸旋轉(zhuǎn)射流破碎與霧化特性的實驗研究42-66
• 3.1 外混式同軸旋轉(zhuǎn)射流的噴霧形態(tài)及液膜破碎過程42-50
• 3.1.1 內(nèi)外路單獨噴射的情況42-44
• 3.1.2 外混式同軸旋轉(zhuǎn)射流的形成過程44-46
• 3.1.3 射流工況的變化對噴霧形態(tài)及液膜破碎過程的影響46-50
• 3.2 射流工況的變化對霧化性能的影響50-61
• 3.2.1 射流工況的變化對噴霧錐角的影響50-52
• 3.2.2 噴霧錐角實驗結果與理論公式的對比52-54
• 3.2.3 射流工況的變化對液膜破碎長度的影響54-56
• 3.2.4 射流工況的變化對液滴平均直徑及分布均勻度的影響56-61
• 3.3 外混式反向同軸旋轉(zhuǎn)射流破碎與霧化特性的實驗研究61-64
• 3.3.1 外混式反向同軸旋轉(zhuǎn)射流噴霧形態(tài)及液膜破碎過程的變化61-62
• 3.3.2 外混式反向同軸旋轉(zhuǎn)射流液滴平均直徑及分布均勻度的變化62-64
• 3.4 本章小結64-66
• 4. 內(nèi)混式同軸旋轉(zhuǎn)射流破碎與霧化特性的實驗研究66-96
• 4.1 內(nèi)混式同軸旋轉(zhuǎn)射流的噴霧形態(tài)及液膜破碎過程66-72
• 4.1.1 內(nèi)混式同軸旋轉(zhuǎn)射流的形成過程66-68
• 4.1.2 射流工況的變化對噴霧形態(tài)及液膜破碎過程的影響68-72
• 4.2 射流工況的變化對霧化性能的影響72-78
• 4.2.1 射流工況的變化對噴霧錐角的影響72-74
• 4.2.2 射流工況的變化對液膜破碎長度的影響74-75
• 4.2.3 射流工況的變化對液滴平均直徑及分布均勻度的影響75-78
• 4.3 內(nèi)路噴孔縮進量的變化對射流破碎與霧化特性的影響78-90
• 4.3.1 縮進長度無量綱化--RN數(shù)的定義79
• 4.3.2 內(nèi)路噴孔縮進量的變化對噴霧形態(tài)及液膜破碎過程的影響79-85
• 4.3.3 內(nèi)路噴孔縮進量的變化對噴霧錐角的影響85-86
• 4.3.4 內(nèi)路噴孔縮進量的變化對液膜破碎長度的影響86-87
• 4.3.5 內(nèi)路噴孔縮進量的變化對液滴平均直徑及分布均勻度的影響87-88
• 4.3.6 液滴SMD直徑實驗結果與經(jīng)驗公式對比88-90
• 4.4 內(nèi)混式反向同軸旋轉(zhuǎn)射流破碎與霧化特性的實驗研究90-93
• 4.4.1 內(nèi)混式反向同軸旋轉(zhuǎn)射流噴霧形態(tài)與液膜破碎過程的變化90-92
• 4.4.2 內(nèi)混式反向同軸旋轉(zhuǎn)射流液滴平均直徑及分布均勻度的變化92-93
• 4.5 本章小結93-96
• 5. 液/液同軸離心式噴嘴內(nèi)部流動特性的數(shù)值模擬96-112
• 5.1 數(shù)值計算模型96-98
• 5.1.1 多相流模型96-97
• 5.1.2 湍流模型97-98
• 5.2 計算域處理及邊界條件設置98-101
• 5.3 計算結果與分析101-109
• 5.3.1 氣液兩相分布101-103
• 5.3.2 速度分布103-107
• 5.3.3 出口液膜厚度107-108
• 5.3.4 噴霧錐角108-109
• 5.4 本章小結109-112
• 6. 全文總結與展望112-114
• 6.1 全文總結112-113
• 6.2 展望113-114
• 參考文獻114-118
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文118-122
• 學位論文數(shù)據(jù)集122

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