受控液扇撞擊的混合特性研究

姚明明，劉 茹，周 軍，雷凡培

（1.西安航天動力研究所，陜西西安710100；2.中國航天科技集團公司，北京100037）

0 引言

雙組元推進劑液體火箭發動機的性能和可靠性取決于噴注器組織的高效和穩定的燃燒以及發動機有效的冷卻，這些都與推進劑在燃燒室中的混合特性密切相關。

Rupe[1,2]在噴氣推進實驗室首次從動量比、撞擊角、面積比、尺寸大小、流體物理特性和相容性及噴嘴特性等方面對圓柱射流的混合特性做了全面的試驗研究。使用四氯化碳和水模擬推進劑（硝酸和苯胺），定義了混合效率因子Em（也稱之為混合均勻性參數），提出了Rupe準則，在工程設計中具有極大的應用價值。層板噴注器由于結構設計靈活，噴嘴排列方便，噴孔密度高，霧化質量和均勻性較好，有利于提高推力室性能，目前廣泛用于姿軌控液體火箭發動機[3,4,5]。

本文對濺板式層板噴注單元產生的兩個相同受控液扇撞擊后的混合特性進行研究。

1 試驗件和測量系統

噴注單元結構由三部分組成：入口板、中間板、出口板，見圖1。濺板式層板噴注器霧化過程起始于噴嘴內部，噴出時已發展成湍流液扇，噴注單元中兩股射流的撞擊實質上是兩個經過層板流動通道后形成的液扇撞擊。

圖中Lin為入口板厚度；Lm為中間板厚度；Ec1為出口間隙；r為入口板推進劑入口孔半徑；β為中間板擴張角。試驗用收集坐標見圖2。

流強、混合比試驗系統由管路系統和收集臺組成。收集臺主要由收集面和試管架組成，收集面為16×16的單元格，每個單元格為1×1(cm2)的正方形，單元格通過橡皮軟管與試管架中的試管相連。……