分会场

高效清洁燃烧

摘要

本研究通过三维数值仿真的方法建立了大尺寸的针栓式液体火箭发动机模型，采用常温下的MMH/NTO液体作为燃料和氧化剂，探究了燃料和氧化剂初始粒径对推力室燃烧性能和流场结构的影响。仿真模型通过VOF方法计算获得了不同位置推进剂的流量、流速以及混合比等初始参数，并将其作为燃料与氧化剂液滴的输入条件，在拉格朗日框架下计算液滴混合、破碎和燃烧的过程。推力室流场计算采用SST k-ω湍流模型、涡耗散燃烧模型以及描述两相液滴运动的离散相模型。研究结果显示，在氧化剂中心式的针栓式喷注器中，当燃烧室内处于富氧条件且混合不均时，过度减小燃料粒径并不能提高发动机的燃烧效率。相反，这可能会恶化推进剂在燃烧室内的混合效果，燃料粒径为60 m 左右时发动机燃烧性能最佳。可以通过调整单位面积上MMH或NTO流量的方式来提高燃烧效率，其中增加单位面积上燃料路流量的方法效果更为显著。

关键词

针栓式喷注器;液体火箭发动机;喷雾燃烧特性;甲基肼/四氧化二氮

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