氣相速度脈動對JP-10液滴破碎的影響

于 亮，袁書生，王允良

（海軍航空工程學院，山東 煙臺264001）

0 引言

JP-10燃料是由煤焦油和石油裂解C5餾分中分離出的環戊二烯二聚體（DCPD）經加氫、異構化合成的純化合物，化學結構為掛式四氫雙環戊二烯二聚體（THDCPD）[1]。目前它是各種導彈特別是巡航導彈中最為成功的高密度烴燃料之一。因此對JP-10燃料液滴在發動機燃燒室內行為的正確描述和預測，對提高發動機推進性能將起到一定的指導作用。

JP-10液滴在燃燒室內的破碎霧化過程始終是在湍流速度脈動場中進行的，其在燃燒室內的破碎霧化受到多種因素的影響，致使基于不同的理論和假設，形成了各種不同的破碎霧化模型。目前比較常用的液滴破碎模型，例如：O＇Rourke等人將液滴的振動與變形和彈簧質量系統相類比建立的TAB模型[2]；基于氣液界面擾動波的不穩定理論發展起來的KH-RT模型[3]；基于Reitz和Bracco的圓柱射流Kelvin-Helmholtz不穩定性理論發展起來的WAVE模型[4]等。本文主要研究單液滴的破碎，因此選擇更能體現單液滴振動與變形的TAB破碎模型。

TAB破碎模型的主要影響參數為雷諾數Re與韋伯數We，對于固定介質的單液滴破碎，除了兩相材料性質參數，氣相速度對液滴破碎影響最大。目前TAB模型的使用中，往往將氣相速度直接用時均速度代替，忽略了燃燒室復雜環境引起的時間速度脈動。本文旨在通過引入氣相速度的時間脈動，分析氣相速度脈動對JP-10液滴破碎的影響。

1 液滴破碎控制方程

TAB模型是計算液滴破碎的經典方法，它被應用于多種工程射流計算中?！?br>