Низкотемпературная жидкостная ракета часто сталкивается с продольными неустойчивыми колебаниями во время полета, что серьезно угрожает нормальной работе ракеты. Этот вид колебаний обладает типичными низкочастотными характеристиками и обычно происходит в процессе конденсации низкотемпературного жидкого кислорода в трубопроводах топливного этапа. Для решения проблемы низкочастотных колебаний ракеты с самого начала необходимо изучить особенности колебаний конденсации струи и характеристики изменения паттерна потока конденсата. Путем улучшения модели транспорта конденсата с помощью метода высотных функций, динамического захвата распределения кривизны интерфейса фаз, была установлена связь между частотой пульсаций конденсата и кривизной интерфейса газ-жидкость, которая успешно обеспечила низкочастотные характеристики частоты 9.8 ~ 10.6 Гц. Результаты исследования показали, что в трубопроводе двигателя существуют три типичных колеблющихся паттерна конденсации струи: стабильное пульсирование, вздув газа, периодический разлив. Среди них, давление самых высоких амплитуд в потоке периодического разлива и колеблющегося паттерна может достигать 130 кПа, в то время как стабильные пульсации имеют амплитуду давления всего 1 ~ 3 кПа. Анализ размерности показывает, что при безразмерном параметре структуры L ^* = 2.2, пороговый критерий перехода паттерна потока конденсата Jc ^* = 7.3. Когда Jc ^* > 7.3, могут появиться периодические разливные колебания, это безразмерный критерий может точно определять распределение паттерна потока конденсата низкотемпературного жидкого кислорода, что обеспечивает теоретическую основу и техническую поддержку для разработки ракет с жидким топливом низкой температуры.

Низкотемпературный жидкий кислород; колебания конденсации струи; изменение образа потока; газожидкостный интерфейс; нестабильность потока