同轴离心式喷嘴火焰结构的转变和迟滞

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作者 杨尚荣 李娜 +3 位作者 吴林龙 王勇 杨宝娥 连俊凯 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期255-264,共10页

针对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称为同轴离心式喷嘴)的燃烧动力学特性,开展富氧气/煤油蒸气同轴离心式单喷嘴实验研究.通过改变氧化剂喷射速度,分别获得了稳定和自发激励条件下的火焰结构、相互转变和迟滞过程.利用高速相机... 针对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称为同轴离心式喷嘴)的燃烧动力学特性,开展富氧气/煤油蒸气同轴离心式单喷嘴实验研究.通过改变氧化剂喷射速度,分别获得了稳定和自发激励条件下的火焰结构、相互转变和迟滞过程.利用高速相机拍摄了火焰的CH^(*)自发光图像,通过离散傅里叶变换(DFT)和动力学模态分解(DMD)方法分析了燃烧流场的空间结构.研究发现:稳定燃烧时,火焰长度较长,CH^(*)自发光紧贴喷嘴出口,火焰结构受反应混合层流动不稳定控制.迟滞区域内,火焰出现抬升,CH^(*)自发光强度沿流向存在两个峰值,主导的不稳定频率较高.不稳定燃烧时,火焰长度显著缩短,且在横向扩展,沿喷嘴周向有部分火焰紧贴喷嘴出口.3种燃烧状态下,DFT和DMD方法得到的空间模态均很相近.发现了螺旋形结构的低频火焰模态,某些工况下会发生对流形式的燃烧不稳定.一阶切向不稳定的火焰模态表现为速度耦合产生的螺旋形不稳定涡结构,二阶切向不稳定的火焰模态表现为压力耦合产生的对称涡结构. 展开更多

关键词 同轴离心式喷嘴 燃烧稳定性 火焰结构 迟滞 模态分解

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缩进长度对同轴离心式喷嘴燃烧稳定性的影响

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作者 杨尚荣 吴林龙 +2 位作者 李娜 王勇 杨宝娥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期135-143,共9页

针对缩进长度对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称同轴离心式喷嘴)燃烧稳定性的影响,开展富氧气/煤油同轴离心式单喷嘴燃烧稳定性实验研究。通过改变燃料和氧化剂喷射速度,获得了三种缩进长度喷嘴(8,10,12 mm)的稳定性图或稳定性... 针对缩进长度对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称同轴离心式喷嘴)燃烧稳定性的影响,开展富氧气/煤油同轴离心式单喷嘴燃烧稳定性实验研究。通过改变燃料和氧化剂喷射速度,获得了三种缩进长度喷嘴(8,10,12 mm)的稳定性图或稳定性边界。利用高速相机拍摄了火焰的CH*自发光图像,通过动力学模态分解(DMD)方法分析了燃烧流场的空间结构。研究发现:当氧化剂速度足够高时,三种缩进长度喷嘴均出现了不稳定燃烧。燃料速度≤11 m/s时,滞后区域较窄或不存在,燃料速度>11 m/s,滞后区域变宽。10 mm缩进长度喷嘴的稳定性边界最大,滞后边界在燃料速度≤11 m/s时最大。相比稳定燃烧状态火焰长度,发生不稳定后,火焰长度显著缩短,且在横向扩展。三种缩进长度喷嘴在稳定和不稳定燃烧状态下,CH*自发光均紧贴喷嘴出口,说明燃烧在缩进室内部便已开始。一阶切向不稳定对应的DMD模态应为流向涡和角向涡耦合产生的螺旋形不稳定涡结构。 展开更多

关键词 同轴离心式喷嘴 缩进长度 燃烧稳定性 动力学模态分解 螺旋形涡

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同轴离心式喷嘴燃烧稳定性增长率识别

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作者 杨尚荣 吴林龙 +1 位作者 于涵 杨宝娥 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期332-337,共6页

为确定同轴离心式喷嘴燃烧不稳定的线性增长率,基于随机动力学Fokker-Planck体系系统识别方法,利用脉动压力时间序列识别喷嘴4种工况下的增长率,并分析了结果的不确定性和参数敏感性。结果表明:变换脉动压力的单位进行识别,增长率不变,... 为确定同轴离心式喷嘴燃烧不稳定的线性增长率,基于随机动力学Fokker-Planck体系系统识别方法,利用脉动压力时间序列识别喷嘴4种工况下的增长率,并分析了结果的不确定性和参数敏感性。结果表明:变换脉动压力的单位进行识别,增长率不变,饱和系数和噪声强度存在确定的变换关系,且三者的识别精度不变;负增长率的声模态在噪声作用下也可能发生较大幅值的压力振荡;增加脉动压力采样时间可以提高增长率的识别精度,不同工况下存在各自较优的采样率。从脉动压力时间序列线性增长阶段识别增长率同样需要考虑噪声导致的不确定性。 展开更多

关键词 同轴离心式喷嘴 燃烧不稳定 燃烧噪声 增长率 输出识别

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同轴离心式喷嘴燃烧稳定性裕度评估 被引量：3

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作者 杨尚荣 周晨初 王牧昕 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期218-224,共7页

为评估同轴离心式喷嘴燃烧稳定性裕度,开展了两种不同缩进长度喷嘴的稳定性试验研究。试验中燃料流量不变,逐步增加氧化剂流量,两种喷嘴在相同的混合比(2.28)发生振荡燃烧,均对应燃烧器第二阶纵向声模态频率。喷嘴A(缩进长度8.5mm)和喷... 为评估同轴离心式喷嘴燃烧稳定性裕度,开展了两种不同缩进长度喷嘴的稳定性试验研究。试验中燃料流量不变,逐步增加氧化剂流量,两种喷嘴在相同的混合比(2.28)发生振荡燃烧,均对应燃烧器第二阶纵向声模态频率。喷嘴A(缩进长度8.5mm)和喷嘴B(缩进长度12.5mm)最高振荡幅值对应的混合比分别为2.28和2.81。基于二阶非线性耦合振子模型,利用喷嘴稳定燃烧阶段的压力数据,分别从频域和时域识别系统衰减系数,发现两种方法得到的衰减系数在数量上一致,验证了两种分析方法的等价性。喷嘴A在不稳定发生前衰减系数突然增大,喷嘴B衰减系数呈递减趋势,不稳定发生时降到0.03以下,说明衰减系数可以评估喷嘴的稳定性裕度,但需要考虑噪声相干共振等非线性现象的影响。 展开更多

关键词 同轴离心式喷嘴 缩进长度 振荡燃烧 稳定性裕度 衰减系数

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气液比对液体中心式气液同轴离心喷嘴燃烧过程的影响 被引量：2

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作者 康忠涛 李清廉 +1 位作者 邹建军 成鹏 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期52-60,共9页

为了分析气液比对液体中心式气液同轴离心喷嘴燃烧过程的影响,针对一台采用液体中心式气液同轴离心喷嘴的燃气发生器在不同气液比下进行热试,并对试验结果进行深入分析。结果表明:随着气液比的增加,燃烧过程存在三种状态——稳定燃烧、... 为了分析气液比对液体中心式气液同轴离心喷嘴燃烧过程的影响,针对一台采用液体中心式气液同轴离心喷嘴的燃气发生器在不同气液比下进行热试,并对试验结果进行深入分析。结果表明:随着气液比的增加,燃烧过程存在三种状态——稳定燃烧、稳定燃烧过渡到低频不稳定燃烧、低频不稳定燃烧。这种低频不稳定燃烧与供应系统的振荡无关,是由气液比增加造成三岔火焰远离喷注面板,当三岔火焰到达喷雾撞击点后火焰稳定性降低,使得火焰在回流区内前后振荡引起的。 展开更多

关键词 同轴离心喷嘴 气液比 燃烧不稳定

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同轴离心式喷嘴燃烧实验中的间歇性压力振荡

6

作者 杨尚荣 王勇 +2 位作者 张锋 杨宝娥 王牧昕 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1986-1991,共6页

为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元燃烧实验研究。实验中增加混合比,燃烧室从燃烧噪声状态转变为规则的间歇性压力振荡状态。减小混合比,在稳定性边界附近出现了随机间歇性压力振荡。通过引入慢变量振荡,建立了燃烧系... 为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元燃烧实验研究。实验中增加混合比,燃烧室从燃烧噪声状态转变为规则的间歇性压力振荡状态。减小混合比,在稳定性边界附近出现了随机间歇性压力振荡。通过引入慢变量振荡,建立了燃烧系统的随机动力学模型,分析了系统线性衰减率、噪声强度和慢变量振荡耦合强度等参数对系统动力学的影响。结果表明,理论模型较好的描述了实验中出现的间歇性压力振荡现象,引入慢变量振荡使系统出现了较规则的间歇性压力振荡,规则程度与噪声强度有关。此外,高强度的噪声可以引发随机间歇性压力振荡。 展开更多

关键词 同轴离心式喷嘴 燃烧不稳定 间歇性振荡 快慢系统

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喷注压降对液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的影响研究 被引量：11

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作者 徐顺 康忠涛 +1 位作者 成鹏 李清廉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1556-1562,共7页

为了研究不同喷注压降下液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的变化规律,采用高速摄像机观测喷雾形态。试验结果表明:内、外喷嘴单独工作时,喷雾锥角随着喷注压降的增加而增加。内、外喷嘴同时工作时,喷雾锥角随内喷嘴喷注压降的增加而减小,随... 为了研究不同喷注压降下液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的变化规律,采用高速摄像机观测喷雾形态。试验结果表明:内、外喷嘴单独工作时,喷雾锥角随着喷注压降的增加而增加。内、外喷嘴同时工作时,喷雾锥角随内喷嘴喷注压降的增加而减小,随着外喷嘴喷注压降的增加而增加。通过与内、外液膜同向旋转时喷雾锥角的变化规律对比,发现内、外液膜的旋转方向对外混式液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的影响不大,因为离心式喷嘴产生的锥形液膜的切向速度会很快转化为径向速度。由于液膜切向速度迅速转化为径向速度使得内、外液膜反向的动量转变为同向动量,从而造成利用角动量守恒来预测喷雾锥角的理论模型用于计算反向旋转的外混式喷嘴时存在较大误差。对于内、外液膜反向旋转的外混式喷嘴,由于液膜旋转方向对喷雾锥角的影响不大,可以按照同向旋转的公式进行计算。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 液液同轴离心式喷嘴 雾化 喷雾锥角

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气核尺寸对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的影响 被引量：10

8

作者 康忠涛 张新桥 +2 位作者 成鹏 李清廉 王振国 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3283-3292,共10页

为了研究气核尺寸对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的影响,采用水和空气作为模拟介质,开展了室压条件下冷态喷雾试验.通过试验分析了气核尺寸较大时气液同轴离心式喷嘴自激振荡的喷雾形态,与文献中气核尺寸较小时的喷雾形态进行对比发现气... 为了研究气核尺寸对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的影响,采用水和空气作为模拟介质,开展了室压条件下冷态喷雾试验.通过试验分析了气核尺寸较大时气液同轴离心式喷嘴自激振荡的喷雾形态,与文献中气核尺寸较小时的喷雾形态进行对比发现气核尺寸不同时,该类喷嘴自激振荡的喷雾形态不同,气核尺寸较大时呈“圣诞树”型分布,气核尺寸较小时呈“串”型分布.气核尺寸对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的产生机理有显著影响,由于自激振荡产生机理的不同,喷嘴缩进长度对自激振荡的影响也不同,气核尺寸较大时自激振荡频率随着喷嘴缩进长度呈复杂变化特征,气核尺寸较小时喷嘴缩进长度对自激振荡频率没有影响.气液同轴离心式喷嘴自激振荡频率为2～4 kHz,与燃烧室一阶振型接近,喷雾自激振荡可能会诱发燃烧室不稳定燃烧. 展开更多

关键词 气液同轴离心式喷嘴 气核尺寸 自激振荡 喷雾形态 雾化

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压力振荡对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的影响 被引量：10

9

作者 康忠涛 王振国 +1 位作者 李清廉 成鹏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期67-78,共12页

为了研究供应系统振荡对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的影响,采用水和空气作为模拟介质,开展了室压条件下冷态喷雾试验。通过试验分析了供应系统有/无振荡两种情况下离心式喷嘴的喷雾形态,以及供应系统有/无振荡两种情况下气液同轴离心... 为了研究供应系统振荡对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的影响,采用水和空气作为模拟介质,开展了室压条件下冷态喷雾试验。通过试验分析了供应系统有/无振荡两种情况下离心式喷嘴的喷雾形态,以及供应系统有/无振荡两种情况下气液同轴离心式喷嘴自激振荡的喷雾形态。发现当离心式喷嘴供应系统振荡时,离心式喷嘴产生的锥形液膜也周期性地振荡,同时出现Klystron效应。液膜周期性振荡以及Klystron效应出现的频率与供应系统振荡频率一致。Klystron效应的出现使得喷雾锥角突然减小,锥形液膜发生折叠。供应系统振荡对自激振荡喷雾形态也有显著影响。供应系统振荡引起的Klystron效应使得液膜锥角减小,从而造成"圣诞树"型自激振荡喷雾上的"树枝"增多,同时自激振荡频率增加。这是因为当速度大的液膜追上速度小的液膜时,就会产生Klystron效应并使液膜速度增加。而液膜运动速度越大自激振荡频率也就越大。虽然在供应系统中施加激励没有发生"锁频"现象,但是自激振荡的强度在一定程度上减弱,并且伴随着自激振荡的"分频"现象,即自激振荡频率从一个主频向两侧分化为两个主频。 展开更多

关键词 压力振荡 气液同轴离心式喷嘴 自激振荡 雾化 Klystron效应

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内壁结构对气体中心式同轴离心喷嘴喷雾特性影响

10

作者 高玉超 楚威 +3 位作者 苏凌宇 姜传金 谢远 仝毅恒 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期284-298,共15页

通过改变气体中心式同轴离心喷嘴的气喷嘴内壁结构,分别对平滑内壁(A)、内壁加凹腔(B)和内壁加凸起(C)的3种喷嘴的喷雾特性进行了实验观测,同时为分析气喷嘴内壁结构改变引起的流场变化,在不考虑液相的情况下对纯气相流场进行了三维模... 通过改变气体中心式同轴离心喷嘴的气喷嘴内壁结构,分别对平滑内壁(A)、内壁加凹腔(B)和内壁加凸起(C)的3种喷嘴的喷雾特性进行了实验观测,同时为分析气喷嘴内壁结构改变引起的流场变化,在不考虑液相的情况下对纯气相流场进行了三维模拟研究。结果表明:3种喷嘴的雾化锥角均随气体质量流率的增加而减小,随液体质量流率的增加而增大。气喷嘴内壁加凹腔,对喷嘴的雾化锥角、破碎长度以及自激振荡频率几乎没有影响;而气喷嘴内壁加凸起则对喷雾特性有显著影响。相同工况下,内壁加凸起会使气喷嘴出口的引射作用增强,雾化锥角减小,同时气液间更强的相互作用使喷雾破碎长度随之减小。喷雾自激振荡发生时,内壁凸起亦会导致喷雾自激振荡频率随之增大。3种喷嘴的自激振荡频率均随气体质量流率的增加而增大,并对3种喷嘴的喷雾自激振荡诱发及维持机理进行了分析。通过实验探究了不同凹腔、凸起大小对喷雾特性的影响,对于B喷嘴,其喷雾的雾化锥角、破碎长度几乎一致,自激振荡频率亦差别不大;C喷嘴的雾化锥角、破碎长度均小于B喷嘴,且随凸起的增大而减小,而自激振荡频率均大于B喷嘴,且随凸起的增大而增大。 展开更多

关键词 气体中心式同轴离心喷嘴 凹腔 凸起 雾化锥角 破碎长度 自激振荡

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液体中心式气液同轴离心式喷嘴火焰振荡特性 被引量：4

11

作者 白晓 李清廉 +1 位作者 成鹏 曹鹏进 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1593-1605,F0002,共14页

气液同轴离心式喷嘴在特定的结构和工况下极易发生自激振荡,为了探究自激振荡对燃烧过程的影响,针对液体中心式气液同轴离心式喷嘴,开展了氧气和酒精的可视化燃烧试验研究。基于非接触光学观测方法同步获得了喷雾与火焰的动态结构,研究... 气液同轴离心式喷嘴在特定的结构和工况下极易发生自激振荡,为了探究自激振荡对燃烧过程的影响,针对液体中心式气液同轴离心式喷嘴,开展了氧气和酒精的可视化燃烧试验研究。基于非接触光学观测方法同步获得了喷雾与火焰的动态结构,研究了缩进长度及喷注工况对火焰的动态特性、自激振荡特性以及燃烧效率的影响。研究发现,随着喷嘴缩进长度的增加,火焰从稳态转变为自激振荡状态。稳态燃烧时,火焰具有明显的锥形分布特征,火焰主要分布于锥形液膜表面、喷嘴出口回流区以及喷雾与燃烧室壁面的撞击区域。对于振荡火焰,当缩进长度较小时,火焰附着于喷注面板上且主要发生径向振荡;而当缩进长度增大到一定程度后,火焰周期性地附着并远离喷注面板且由纵向振荡主导。火焰振荡模式的转变是由自激振荡喷雾结构的变化引起的。基于已建立的理论分析模型,深入分析了火焰自激振荡与缩进室内部流动模态的关系。火焰振荡与喷雾自激振荡强弱同步,且当缩进室内部流动处于临界流动状态时最强。此外,研究发现,稳态燃烧时的燃烧效率大于振荡燃烧状态下的燃烧效率,喷嘴缩进可适当提高燃烧效率。 展开更多

关键词 火焰振荡 自激振荡 缩进 流动模态 液体中心式气液同轴离心式喷嘴

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工作参数对气液同轴离心式喷嘴自激振荡特性的影响

12

作者 曹鹏进 白晓 +1 位作者 成鹏 李清廉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第15期258-267,共10页

为探究不同反压条件下缩进比和气液动量通量比对气液同轴离心式喷嘴自激振荡特性的影响,采用过滤水和干燥空气作为模拟介质在反压罐内进行试验,通过背景光成像技术获得了喷嘴不同结构和工况参数下的喷雾图像,同时对比分析了自激振荡喷... 为探究不同反压条件下缩进比和气液动量通量比对气液同轴离心式喷嘴自激振荡特性的影响,采用过滤水和干燥空气作为模拟介质在反压罐内进行试验,通过背景光成像技术获得了喷嘴不同结构和工况参数下的喷雾图像,同时对比分析了自激振荡喷雾和稳态喷雾的动态特性。结果表明:气液动量通量比不变时,低反压、低缩进比工况,喷雾更容易出现自激振荡。缩进比和反压增加均会抑制自激振荡发生。高反压条件下,增加缩进比有利于提高喷雾稳定性,但与此同时喷雾锥角减小,喷雾分布变得不均匀。自激振荡发生时,随着反压增加,喷嘴锥角先增加后减小,且喷雾锥角与自激振荡强度正相关,自激振荡强度最强时喷雾锥角最大。稳态喷雾锥角受反压影响程度较小,但自激振荡喷雾明显受反压影响,液膜先振荡扩张,而后破碎成小液滴再向中心收缩,整个过程周向旋转运动较弱,主要表现为轴向振荡。 展开更多

关键词 反压 自激振荡 气液动量通量比 缩进比 气液同轴离心式喷嘴

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液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性仿真研究 被引量：4

13

作者 楚威 李修乾 +3 位作者 仝毅恒 聂万胜 姜传金 任永杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1522-1533,共12页

为了实现对不同工况下液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性的数值模拟研究,采用网格自适应加密技术、耦合的Level-set和Volume of Fluid (CLSVOF)方法对气液界面进行捕捉,利用改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法模拟湍流。分析了液膜的破碎... 为了实现对不同工况下液体中心式同轴离心喷嘴液膜破碎特性的数值模拟研究,采用网格自适应加密技术、耦合的Level-set和Volume of Fluid (CLSVOF)方法对气液界面进行捕捉,利用改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法模拟湍流。分析了液膜的破碎模式、喷雾锥角、破碎长度以及流场特性。通过观察分析得到:随着气液相互作用的增强,液膜破碎模式依次经历主导表面波发展导致的液膜破碎、Rayleigh-Taylor (R-T)和Kelvin-Helmholtz (K-H)不稳定性引起的液膜破碎,以及气动破碎模式。随着气液动量通量比(Momentum Flux Ratio,MFR)的增大,喷雾锥角和破碎长度逐渐减小且呈渐进趋势,发现无量纲喷雾锥角和破碎长度均与MFR-A成正比例关系。相同液膜破碎模式而不同工况时,主要流场特征一致。 展开更多

关键词 液体中心式同轴离心喷嘴 改进延迟分离涡模拟 CLSVOF方法 破碎模式 动量通量比

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自激振荡过程中喷嘴内部扰动的产生及传递机制

14

作者 白晓 曹鹏进 +1 位作者 李清廉 成鹏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期28-40,共13页

气液同轴离心式喷嘴是液体火箭发动机采用的极其重要的喷注单元类型。但其容易产生自激振荡,可能会诱发不稳定燃烧,严重影响发动机的研制,而目前对于自激振荡过程中喷嘴内部非定常流动过程的认识还十分有限。借助试验及数值仿真手段对... 气液同轴离心式喷嘴是液体火箭发动机采用的极其重要的喷注单元类型。但其容易产生自激振荡,可能会诱发不稳定燃烧,严重影响发动机的研制,而目前对于自激振荡过程中喷嘴内部非定常流动过程的认识还十分有限。借助试验及数值仿真手段对液体中心式气液同轴离心式喷嘴自激振荡过程中液膜的运动形变轨迹、振荡的产生原因及压力扰动在喷嘴内部的传递过程进行了系统分析。研究发现:喷嘴内部流场的压力振荡是由于缩进室内部液膜的周期性堵塞作用产生的,且振荡最先发生于缩进室内部液膜外侧;此后,压力振荡会以一定的相位差通过气体环缝及内部离心式喷嘴向上游传递,从而引起环缝气体、中心气核压力发生相同频率的振荡;当自激振荡强度足够大时,便会引起集液腔压力振荡,且振荡频率与自激振荡频率一致。 展开更多

关键词 自激振荡 喷雾 压力扰动 透明缩进室 气液同轴离心式喷嘴

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气液同轴离心式喷嘴非定常喷雾燃烧过程研究进展 被引量：1

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作者 白晓 曹鹏进 +1 位作者 李清廉 成鹏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期10-32,共23页

由于气液的相互作用可显著提高喷嘴的雾化性能,气液同轴离心式喷嘴被广泛应用于实际的双组元液体火箭发动机型号中。喷嘴负责推进剂的喷注及雾化过程,其工作过程极大地影响着燃料的蒸发、混合及燃烧过程。本文从喷嘴内部的非定常流动过... 由于气液的相互作用可显著提高喷嘴的雾化性能,气液同轴离心式喷嘴被广泛应用于实际的双组元液体火箭发动机型号中。喷嘴负责推进剂的喷注及雾化过程,其工作过程极大地影响着燃料的蒸发、混合及燃烧过程。本文从喷嘴内部的非定常流动过程、动态雾化过程、破碎雾化机理以及喷雾燃烧过程这几个方面对气液同轴离心式喷嘴的非定常喷雾燃烧过程进行了综述,对研究现状以及下一步的研究方向进行了简单的分析。总体看来,气液同轴离心式喷嘴缩进室内部的非定常流动过程研究较为匮乏,对液膜破碎雾化过程及雾化特性对外部扰动的响应认识不足,自激振荡产生机理还没有形成统一的认识,锥形液膜在气体作用下的雾化机理研究非常欠缺,不稳定燃烧机理还需深入探究。 展开更多

关键词 综述 液体火箭发动机 气液同轴离心式喷嘴 内部流动 破碎雾化 喷雾燃烧

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氢氧同轴离心式喷嘴自激振荡数值研究

16

作者 乔兴伟 孙纪国 刘倩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期195-206,共12页

在某氢氧液体火箭发动机热试车过程中出现了燃烧不稳定现象,初步分析由气液同轴离心式喷嘴自激振荡引起。为获得超临界工况下气液同轴离心式喷嘴自激振荡特性,采用氢氧作为工质,通过RNG k-ε湍流模型、Volume of Fluid气液两相流模型以... 在某氢氧液体火箭发动机热试车过程中出现了燃烧不稳定现象,初步分析由气液同轴离心式喷嘴自激振荡引起。为获得超临界工况下气液同轴离心式喷嘴自激振荡特性,采用氢氧作为工质,通过RNG k-ε湍流模型、Volume of Fluid气液两相流模型以及Peng-Robinson状态方程进行数值仿真研究。喷嘴流场周期性变化过程以及不同工况参数下自激振荡幅频特性变化规律表明:超临界工况下自激振荡主频由液膜周期性挤占气体通道产生,频率高达5kHz以上;次要频率由不同振荡源产生,包括涡系脱落和进动涡核(Precessing Vortex Core)脱落。当氢氧气液动量比很低时,喷嘴自激振荡基本消失,随着气液动量比增大,自激振荡频率和强度均有所增加,但气液动量比增大导致液膜形态发生改变时自激振荡频率出现陡降。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 超临界工况 气液同轴离心喷嘴 自激振荡 数值研究

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气液同轴敞口型离心喷嘴的自激振荡特性实验

17

作者 马杰 王勇 +2 位作者 刘占一 杨尚荣 周立新 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2021年第5期1-8,共8页

为了研究气液同轴敞口型离心喷嘴的自激振荡特性,采用阴影法和动态测量系统开展了常温大气环境中的喷嘴雾化试验。喷嘴自激振荡时,出口附近存在明显的周期性雾化过程,上游瞬态压力形成周期性脉动,压力脉动、噪音和雾场图像频率高度一致... 为了研究气液同轴敞口型离心喷嘴的自激振荡特性,采用阴影法和动态测量系统开展了常温大气环境中的喷嘴雾化试验。喷嘴自激振荡时,出口附近存在明显的周期性雾化过程,上游瞬态压力形成周期性脉动,压力脉动、噪音和雾场图像频率高度一致,范围约为1583~5634 Hz。通过试验分析了喷嘴流量特性规律,在雾场稳定时和自激振荡时气相与液相相互阻塞均会造成喷前压力升高,液相流量对气相喷前压力影响较大。喷嘴自激振荡频率随气相和液相流量增长,相对液相流量较为敏感,液相流量增至一定临界值,自激振荡消失,而气相流量增长始终伴随自激振荡频率缓慢提高。喷嘴存在自激振荡产生的上下液相边界条件,自激振荡范围随着气相流量增大而变宽,气相对自激振荡起促进作用,而液相阻碍了自激振荡发展。增加内喷嘴壁面厚度时,液膜厚度增加,无量纲气核尺寸减小,自激振荡频率增大。 展开更多

关键词 气液同轴敞口型离心喷嘴 雾化试验 自激振荡 喷前压力 噪音频率 边界条件

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