液体射流撞壁液膜表面波形成演变机理及其影响

作者：王慧君; 施浙杭; 李伟锋^*; 林庆国

来源：推进技术, 2023, 1-13.

DOI：10.13675/j.cnki.tjjs.2301009

• 液体火箭发动机
• 射流
• 撞壁液膜
• 表面波
• 飞溅
• 高速摄像

为揭示液体火箭发动机推力室内撞壁液膜形成演变机理，并优化液膜冷却设计，采用高速摄像技术实验研究了液体射流撞壁液膜表面波特征，考察了射流雷诺数(1255<Re<14116，1.6 m/s<u<18 m/s)和撞击距离(L/d=30，60和90，d为喷嘴直径)对表面波频率、波间距及液滴飞溅的影响。结果表明，撞击点附近主要存在由射流动能引起的撞击波，高Re下液膜表面波前缘横向弯曲变形，呈现不规则锯齿状。1960<Re<3920时，随Re的增加液膜表面波主频增大，频谱分布范围变宽。自撞击点向下游运动过程中波的主频、波速和波间距均不断减小。当撞击距离大于射流破碎长度，射流撞壁转变成连续液滴撞壁。对于连续液滴撞壁和高Re射流撞壁，表面波边缘沿壁面法线方向形成冠状薄膜，由于惯性力和表面张力的作用薄膜破碎拉丝形成液滴，液滴溅射率随撞击距离的增加而增大。本文揭示了液膜撞击点附近大尺度波主要由射流表面扰动引起，并阐明了大部分飞溅液滴由表面波边缘薄液膜的破碎产生。

• 出版日期2023
• 单位华东理工大学; 上海空间推进研究所