低温氮气/液氮射流冷凝振荡特性实验研究

为了探索火箭低频振动特征及其机理,以液氮为工质开展气液掺混射流冷凝的可视化低温实验研究,通过高速相机成功捕捉到了直管段内的低频振荡流型,且利用低温高频动态压力传感器成功测量到了低频压力脉动特性,为火箭低频振动问题提供了事实依据。通过逐帧图像处理技术发现,氮气/液氮相界面以16 Hz的频率周期性波动,与压力脉动主频一致。射流冷凝振荡表现出3种不同流型:间歇回流、过渡流和气羽振荡流。间歇回流频率随着气体流量和液体质量通量的增加而增加,冷凝振荡频率随气体流量的增大而增大,随液体质量通量的增大而减小。整体上间歇回流频率为0.8—2.8 Hz范围,冷凝振荡频率为16.6—17.8 Hz范围,皆表现为典型的低频特性,为低温液体燃料火箭低频振动问题提供了理论基础和技术支撑。