Связанная лагранжева модель струйного распыления при соударении для двухструйных соударяющихся форсунок в условиях работы жидкостного ракетного двигателя

Для прогнозирования влияния условий в камере сгорания жидкостного ракетного двигателя на распыление при соударении традиционная несвязанная модель распыления для соударяющихся форсунок расширена за счёт учёта взаимосвязи между процессом соударения струй и полем окружающего газа. Новая связанная модель включает подмодель простой цилиндрической форсунки, подмодель соударения струй и подмодель столкновения капель. Параметры дочерних капель определяются с помощью подмодели соударения струй и корреляционных зависимостей для параметров жидкостных струй и условий в камере. Общая модель протестирована при различных углах соударения, импульсах струй и отношениях смещения от центра. Согласие с опубликованными экспериментальными данными подтверждает способность модели прогнозировать основные характеристики распыления, такие как распределения массового потока и коэффициента смешения в неподвижном воздухе. Кроме того, исследовано распыление при соударении в условиях изменяющегося давления окружающей среды и неоднородного течения газа для изучения влияния условий в камере жидкостного ракетного двигателя. Во-первых, переходное распыление при соударении на этапе запуска двигателя моделируется с использованием заданного профиля давления. Минимальный средний диаметр капель достигается, когда отверстия работают в кавитационном режиме, и примерно на 30% меньше, чем при установившемся однофазном режиме. Во-вторых, влияние неоднородного течения газа приводит к смещённому от центра соударению и повороту веера распыления на 38°. Предложенная модель обеспечивает более реалистичное описание характеристик распыления при соударении по сравнению с несвязанной моделью и может использоваться в качестве первого этапа сложного моделирования взаимосвязи между распылением при соударении и горением в жидкостных ракетных двигателях.