氣液針栓噴注器液束撞擊氣膜破碎過程研究

張波濤，楊寶娥，楊岸龍 ，李 平,2

(1.西安航天動力研究所 液體火箭發動機技術重點實驗室，陜西 西安 710100;2.航天推進技術研究院，陜西 西安 710100)

0 引言

針栓噴注器是一種可以連續調節噴注面積的噴注器，具有獨特的幾何特性和流場特征。針栓噴注器有很多優點，如結構簡單、深度調節能力、燃燒效率高(96%～99%)和固有的燃燒穩定性等。

由于針栓噴注器霧場濃密，試驗采用的光學設備很難獲得霧場細節特征，因此數值仿真成為研究針栓噴注器噴霧過程的重要方法。目前關于針栓噴注器霧化特性的數值仿真研究成果很少。王凱等基于Gerris開源軟件采用自適應網格加密技術和分段線性(volume of fluid，VOF)幾何重構方法對液液針栓噴注單元霧化過程進行數值仿真，分析了液膜撞擊液束的變形過程，指出液膜撞擊液束噴注單元構型優于液膜撞擊液膜。與之前采用傳統網格模型和雷諾平均方法求解霧化過程相比，Gerris數值方法已有很大的進步，可以在減小計算量的同時精細地捕捉到霧化過程的細節特征。文獻[13-16]采用Gerris分別對內混式直流氣液噴嘴、互擊式噴嘴和離心式噴嘴的外流場霧化過程進行了仿真分析，得到了非常好的結果。Cheng等和Son等分別對簡化的二維軸對稱液液針栓噴注器和氣液針栓噴注器霧化角進行數值仿真，給出了霧化角預測公式。Radhakrishnan等采用拉格朗日方法中的WAVE模型分析了二維軸對稱針栓噴注器的混合特性，并通過獲得軸向氣體速度和液滴速度來分析氣體和液滴的相互作用。……