發(fā)布時(shí)間：2021-07-25 18:45

　　為全面把握撞擊式噴嘴的工作特性,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)霧化在燃燒不穩(wěn)定中所起的作用,采用試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬的方法開展了強(qiáng)迫擾動(dòng)條件下撞擊式噴嘴的非穩(wěn)態(tài)霧化特性研究。試驗(yàn)方面,采用水力擾動(dòng)裝置產(chǎn)生噴前壓力擾動(dòng),由脈動(dòng)壓力傳感器記錄噴前的脈動(dòng)壓力,由高速攝影對(duì)動(dòng)態(tài)的噴霧場(chǎng)進(jìn)行背光拍攝。數(shù)值模擬則是基于開源程序Gerris開展,通過給定周期性變化的速度入口來模擬前端壓力擾動(dòng)下的撞擊霧化過程。首先驗(yàn)證了建立的數(shù)值模擬方案處理非穩(wěn)態(tài)霧化的有效性,其次將自然霧化與強(qiáng)迫擾動(dòng)霧化進(jìn)行對(duì)比,分析了強(qiáng)迫擾動(dòng)條件下的撞擊霧化特性,最后研究了擾動(dòng)頻率與擾動(dòng)幅值對(duì)于撞擊霧化的影響。結(jié)果表明:強(qiáng)迫擾動(dòng)下的射流撞擊噴霧場(chǎng)出現(xiàn)了弓形液滴群局部聚集的現(xiàn)象,并且在時(shí)間上表現(xiàn)出周期性特征,霧化頻率與強(qiáng)迫擾動(dòng)的頻率一致。在研究的頻率范圍（1 257～3 563Hz）內(nèi),撞擊式噴嘴的霧化對(duì)擾動(dòng)都有響應(yīng)。擾動(dòng)頻率主要影響相鄰弓形液滴群之間的間距以及霧場(chǎng)與擾動(dòng)壓力之間的相位關(guān)系,擾動(dòng)幅值則主要影響霧化Klystron效應(yīng)的強(qiáng)度。隨著擾動(dòng)幅值的增大,液膜的破碎長(zhǎng)度減小,撞擊點(diǎn)下游的流量特性由線性向非線性轉(zhuǎn)變,由正弦波形轉(zhuǎn)變?yōu)槎盖颓熬壊ㄐ巍?nbsp;

【文章來源】：航空學(xué)報(bào). 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：22 頁

【部分圖文】：

試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖由Kistler脈動(dòng)壓力傳感器采集噴前的脈動(dòng)壓力，由XP5壓力傳感器記錄周期性變化的噴注壓降，采樣頻率均設(shè)定為20 480 Hz。由高速攝影對(duì)霧場(chǎng)進(jìn)行背光拍攝，設(shè)定高速相機(jī)的拍攝頻率為每秒拍攝20 480張圖片，圖像分辨率為512pixel×512pixel。通過同步觸發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)壓力測(cè)量與霧場(chǎng)拍攝的同步，同步測(cè)量的原理為脈動(dòng)壓力傳感器對(duì)脈動(dòng)壓力不間斷采集，由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)階躍信號(hào)觸發(fā)高速攝影工作。高速攝影觸發(fā)的時(shí)間精度為2μs,DG535信號(hào)發(fā)生器的時(shí)間精度為ns量級(jí)，而數(shù)采系統(tǒng)采樣的時(shí)間精度為10μs，根據(jù)木桶原理整個(gè)同步觸發(fā)裝置的時(shí)間精度應(yīng)為10μs，目前試驗(yàn)所做的最高擾動(dòng)頻率約為3 563Hz,10μs的時(shí)間精度等級(jí)可以滿足試驗(yàn)需求。

試驗(yàn)采用的撞擊式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，兩束圓柱射流軸線的交點(diǎn)定義為撞擊點(diǎn)，液體工質(zhì)加壓噴射之后在撞擊點(diǎn)處相互撞擊完成霧化過程。圖3中標(biāo)注了撞擊式噴嘴的部分結(jié)構(gòu)參數(shù)，選用了射流直徑d為1mm與0.8mm兩種孔徑的噴嘴，撞擊角2θ=60°，噴嘴出口到撞擊點(diǎn)的噴射距離L約為6.9mm。2 數(shù)值模擬方案及算例驗(yàn)證

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
[1]液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性理論、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 黃玉輝.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2001



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