法向声场中粘弹性平面液膜的线性不稳定性研究

作     者：贾伯琦 于卓民 刘宇新 虞育松 JIA Boqi;YU Zhuomin;LIU Yuxin;YU yusong

作者机构：北京交通大学机电学院北京100044 北京交通大学唐山研究院唐山063000 北京航天微系统研究所北京100094 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2024年第45卷第7期

页      面：1019-1031页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(12302325) 河北省自然科学基金青年项目(A2023105004) 北京市科协青年人才托举工程 

主　　题：声学振荡 Kelvin-Helmholtz不稳定 参数不稳定 线性不稳定性 粘弹性 

摘      要：针对液体火箭发动机中可能出现的声学振荡工况,对法向声场中平面液膜的线性不稳定性进行了理论分析。采用粘势流理论,描述了液膜的动量方程和边界条件。基于Floquet理论,获得了正弦、曲张双模态耦合的色散方程。结果表明,气液剪切引起的Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定和声振引起的参数不稳定之间存在竞争关系。奥内佐格数的增大、弹性数的减小和时间常数比的增大会抑制液膜的失稳。韦伯数的增大对K-H不稳定有促进作用,但是对参数不稳定具有双重作用,一方面韦伯数的增大减弱了表面张力,促进液膜失稳,另一方面韦伯数的增大使得参数不稳定区域的波数增大,增强粘性对不稳定的抑制作用,抑制液膜失稳。邦德数的增大促进了参数不稳定,抑制了K-H不稳定。声振频率的增大使得K-H不稳定增强,参数不稳定减弱。