富氢/富氧燃气多喷嘴气-气喷注器数值仿真

admin · 发表于 2023-10-8 09:12:38

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全流量补燃循环技术是具有最高燃烧性能的分级燃烧循环技术，是液体火箭发动机技术的重要发展方向之一。与常规液体火箭发动机推进剂的燃烧模式不同，全流量补燃循环发动机推力室为气气燃烧，没有雾化蒸发过程，只有掺混和燃烧，使推进剂的燃烧过程变得简单。高效的气-气喷注器技术是全流量补燃发动机的关键技术之一，而气-气喷嘴如何设计才能满足发动机燃烧性能、传热和不稳定性等需求成为新的挑战。为了得到喷嘴设计参数对气气燃烧流场和燃烧性能的影响，并为气-气喷注器的设计提供参考，本文以富氢燃气、富氧燃气为推进剂，采用PDF方法及为湍流模型，开展全流量补燃循环发动机富氢/富氧燃气多喷嘴气-气喷注器燃烧过程的仿真。多喷嘴燃烧室喷嘴数目为7个，喷嘴结构形式为同轴剪切式。仿真结果表明：燃氧速度比对推进剂燃烧起到重要作用，速度比过低会使燃烧不充分，影响燃烧性能，但过高的速度比也会显著增加燃烧室壁面的热载荷；氧喷嘴压降是同轴剪切喷嘴重要设计参数。氧压降越大，氧喷嘴直径相对越小，减少了燃料与氧化剂的接触面积，从而使得燃烧距离加长，所以设计气气喷注器时应该采用较小的氧压降值；随着氧喷嘴厚度增加，燃烧距离变短，且喷管出口推进剂含量降低，燃烧性能有所提高，但喷注面及壁面温度增加不甚显著；一定厚度以上时，氧喷管厚度对燃烧性能和壁面传热影响不明显。

富氢/富氧燃气多喷嘴气-气喷注器数值仿真

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