Estudio de las características de pulsación de la condensación del chorro de oxígeno líquido a baja temperatura y los umbrales de cambio de patrón de flujo

Zhu Chengfeng ,  

Xu Yuanyuan ,  

Lei Gang ,  

Li Yanzhong ,  

Wang Lei ,  

摘要

El cohete de combustible líquido a baja temperatura a menudo se encuentra con vibraciones inestables longitudinales durante el vuelo, lo que amenaza gravemente el funcionamiento normal del cohete. Este tipo de vibraciones tiene características típicas de baja frecuencia y ocurre generalmente durante el proceso de condensación de oxígeno líquido a baja temperatura en las tuberías de combustible. Para resolver el problema de las vibraciones de baja frecuencia de cohetes desde el principio, es necesario estudiar las características de las vibraciones de la condensación del chorro y las características de cambio del patrón de flujo de la condensación. Al mejorar el modelo de transporte de condensación mediante la introducción del método de función de altura, se logró la captura dinámica de la distribución de curvatura de la interfaz de fase, estableciendo con éxito la relación entre la frecuencia de pulsación de la condensación y la curvatura de la interfaz gas-líquido, logrando con éxito las características de pulsación de baja frecuencia de 9.8 a 10.6 Hz. Los resultados del estudio muestran que existen tres modelos típicos de vibraciones de condensación de chorro en las tuberías de combustible: pulsación estable, chorro de gas, reflujo intermitente. Entre ellos, la presión de las amplitudes más altas en el flujo de reflujo y el modelo de vibración puede alcanzar 130 kPa, mientras que la presión de las pulsaciones estables es solo de 1 a 3 kPa. Un análisis dimensional muestra que cuando el parámetro de estructura sin dimensiones L * = 2.2, el umbral de transición del modelo de flujo de condensación Jc * = 7.3. Cuando Jc * > 7.3, aparecerán ondas de reflujo intermitentes, este criterio sin dimensiones puede caracterizar con precisión la distribución del modelo de flujo de condensación de oxígeno líquido a baja temperatura, lo que proporciona una base teórica y soporte técnico para el diseño de cohetes de combustible líquido de baja temperatura.

关键词

Oxígeno líquido a baja temperatura; vibraciones de condensación del chorro; cambio de patrón de flujo; interfaz gas-líquido; inestabilidad del flujo

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