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星用490 N发动机偏工况工作特性试验

航空动力学报 2022年第12期37卷 2771-2781页

作者：刘昌国施浙杭陈泓宇赵婷吴凌峰姚锋中国航天科技集团有限公司上海空间推进研究所上海201112 上海空间发动机工程技术研究中心上海201112

准确掌握液体火箭发动机不同参数下的工作特性及裕度对其使用可靠性至关重要。对第二代490 N发动机开展偏工况高空模拟和地面热试车,研究了推力和混合比变化对发动机工作特性的影响。结果表明:高空模拟环境下发动机能在混合比1.54~1.80... 详细信息

准确掌握液体火箭发动机不同参数下的工作特性及裕度对其使用可靠性至关重要。对第二代490 N发动机开展偏工况高空模拟和地面热试车,研究了推力和混合比变化对发动机工作特性的影响。结果表明:高空模拟环境下发动机能在混合比1.54~1.80及真空推力372~584 N的较宽包络范围内正常工作。随着推力的增加,真空比冲和喉部温度均提高,燃烧室效率依次呈增大、平稳、下降的趋势,喷管效率小幅增大。随着混合比的增大,真空比冲和喉部温度也提高,燃烧室效率未发生明显变化,喷管效率微降低。额定混合比下,室压在0.61~1.56 MPa区间内波动平稳,具备真空推力345~900 N工作能力,但在0.51 MPa时产生与输送系统耦合的中低频(207 Hz)燃烧振荡。高工况引起喉部热流冲刷加剧以及温度升高会加速涂层的损失,使得发动机长程工作寿命下降,但在一定的偏离范围及单次点火时长内仍能满足卫星25000 s鉴定级寿命要求。

关键词： 490N发动机偏工况工作特性真空推力混合比

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凝胶推进剂雾化特性研究进展

推进技术 2021年第12期42卷 2652-2666页

作者：施浙杭邬二龙姚锋刘昌国上海空间推进研究所上海201112 上海空间发动机工程技术研究中心上海201112

为了进一步认识凝胶推进剂雾化过程,促进凝胶发动机的设计和优化,综述了射流撞击式、离心式、气泡式以及燃烧条件下凝胶推进剂雾化特性的研究进展。综述结果表明,凝胶推进剂雾化性能明显差于牛顿流体推进剂,凝胶液膜尺寸显著增大,液丝... 详细信息

为了进一步认识凝胶推进剂雾化过程,促进凝胶发动机的设计和优化,综述了射流撞击式、离心式、气泡式以及燃烧条件下凝胶推进剂雾化特性的研究进展。综述结果表明,凝胶推进剂雾化性能明显差于牛顿流体推进剂,凝胶液膜尺寸显著增大,液丝较难破碎为小粒径液滴;射流撞击式喷嘴对凝胶推进剂的雾化效果优于离心式喷嘴;随着射流雷诺数和韦伯数增大,撞击式凝胶液膜的雾化模式依次为边缘闭合模式、边缘开放模式、无边缘射线模式、液丝分离模式和充分发展模式;采用锥形结构、减小喷嘴出口长径比、方形和椭圆形喷嘴出口皆有利于凝胶液膜破裂,且增大喷注压力、撞击角、温度、室压和减小撞击距离均能改善液膜雾化效果。燃烧条件下MMH/NTO凝胶推进剂撞击液膜破裂雾化机制在宏观上与冷模条件下凝胶推进剂模拟液撞击液膜较好地吻合。此外,对凝胶推进剂雾化特性的进一步研究工作提出了建议。

关键词：凝胶推进剂火箭发动机雾化特性液膜撞击流

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喷嘴内螺纹结构对射流破裂长度的影响

华东理工大学学报（自然科学版） 2022年第1期48卷 19-25页

作者：刘禹施浙杭郝业峻王子钰赵辉刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237 上海空间推进研究所上海201112

使用高速相机研究了喷嘴螺纹结构对液体射流破裂长度的影响。采用5种不同直径(4.00、4.80、7.50、8.75、10.80 mm)的喷嘴进行实验,螺纹深度范围0.40~1.25 mm,液体射流雷诺数范围500~22600。实验结果表明:当雷诺数小于1600时,液体射流破... 详细信息

使用高速相机研究了喷嘴螺纹结构对液体射流破裂长度的影响。采用5种不同直径(4.00、4.80、7.50、8.75、10.80 mm)的喷嘴进行实验,螺纹深度范围0.40~1.25 mm,液体射流雷诺数范围500~22600。实验结果表明:当雷诺数小于1600时,液体射流破裂长度随着雷诺数的增加而增加,喷嘴螺纹结构对液体射流破裂长度的影响较小;随着雷诺数的增加,液体射流破裂长度先增加后减小,喷嘴螺纹结构的影响显著,带螺纹结构喷嘴的液体射流破裂长度小于光滑喷嘴的液体射流破裂长度;当雷诺数大于7000时,液体射流破裂长度随着雷诺数的增加而增加,喷嘴螺纹结构继续促进液体射流破裂长度的减小;同时,实验结果还表明喷嘴螺纹结构对小直径(直径小于5 mm)喷嘴的影响更显著。最后,以量纲为一螺纹深度、雷诺数和韦伯数为参数建立了液体射流破裂长度预测关系式。

关键词：破裂长度螺纹结构螺纹深度液体射流喷嘴

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颗粒性质对凝胶流变性的影响

高分子材料科学与工程 2023年第5期39卷 145-152,163页

作者：陈劲强姚锋徐旻凡施浙杭赵辉李伟锋刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237 上海空间推进研究所上海201112

颗粒性质能够显著改善凝胶性能,为分析颗粒性质对凝胶流变性的影响,以瓜尔胶基水凝胶和玻璃微珠、氧化铝粉、炭粉等颗粒为原料,利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、真密度分析仪和旋转流变仪等开展了研究。通过考察颗粒粒径、形状、密度... 详细信息

颗粒性质能够显著改善凝胶性能,为分析颗粒性质对凝胶流变性的影响,以瓜尔胶基水凝胶和玻璃微珠、氧化铝粉、炭粉等颗粒为原料,利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、真密度分析仪和旋转流变仪等开展了研究。通过考察颗粒粒径、形状、密度和浓度等参数,揭示了颗粒的加入对凝胶表观黏度和屈服应力等性能的影响。结果表明,凝胶中加入颗粒会显著增加其黏度;凝胶的黏度随颗粒粒径的增大而增加,随颗粒界面粗糙度的增加而增加,随颗粒真实密度的增加而减小;凝胶的屈服应力与其黏度的变化规律相似。研究结果可为凝胶流变性的调控提供参考。

关键词：凝胶颗粒黏度屈服应力多相流

液体射流撞壁液膜表面波形成演变机理及其影响

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推进技术 2024年第6期 205-213页

作者：王慧君施浙杭李伟锋林庆国华东理工大学洁净煤技术研究所上海空间推进研究所

为揭示液体火箭发动机推力室内撞壁液膜形成演变机理，并优化液膜冷却设计，采用高速摄像技术实验研究了液体射流撞壁液膜表面波特征，考察了射流雷诺数（1 255 详细信息

为揭示液体火箭发动机推力室内撞壁液膜形成演变机理，并优化液膜冷却设计，采用高速摄像技术实验研究了液体射流撞壁液膜表面波特征，考察了射流雷诺数（1 255

关键词：液体火箭发动机射流撞壁液膜表面波飞溅高速摄像

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液体射流撞击液膜振荡行为的实验研究

推进技术 2019年第12期40卷 2748-2754页

作者：刘昌国施浙杭陈锐达李伟锋于达仁哈尔滨工业大学能源学院黑龙江哈尔滨150001 上海空间推进研究所上海201112 上海空间发动机工程技术研究中心上海201112 华东理工大学资源与环境工程学院上海200237

液体射流撞击过程是液体火箭发动机常见的高效雾化方式。为了进一步探究液体射流撞击雾化过程,采用高速摄像仪和图像处理技术对两股液体射流撞击液膜的振荡行为进行了实验研究,考察了射流韦伯数(21≤We≤1356)和撞击角(2θ=60°,90°,12... 详细信息

液体射流撞击过程是液体火箭发动机常见的高效雾化方式。为了进一步探究液体射流撞击雾化过程,采用高速摄像仪和图像处理技术对两股液体射流撞击液膜的振荡行为进行了实验研究,考察了射流韦伯数(21≤We≤1356)和撞击角(2θ=60°,90°,120°)对液膜振荡的影响。结果表明,随着射流韦伯数增大(We>250),撞击液膜会从竖直稳定模式转变为振荡模式,促进液膜破裂和雾化。增大撞击角能加剧液膜振荡和增加雾化角。2θ=60°和90°的液膜振荡区间为250250,无量纲振幅的时均极大值约为5。结果揭示了随着液体射流速度的增大,射流不稳定性的发展会引起撞击点的动量不平衡,进而形成液膜振荡。此外,液膜向下传播时与空气界面间的Kelvin-Helmholtz不稳定性也促进液膜振荡。

关键词：液体火箭发动机液膜撞击流雾化振荡

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表面张力变化对含气泡液体射流破裂的影响

化工学报 2021年第3期72卷 1283-1294页

作者：吴兆伟施浙杭赵辉周骛蔡小舒刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237 上海空间推进研究所上海201112 上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

使用高速相机研究了表面张力变化对含气泡液体射流破裂过程的影响。通过改变表面活性剂浓度获得了不同表面张力的液体射流。实验发现当液体射流速度保持不变时,减小液体表面张力会增加射流破裂长度。表面活性剂一方面降低了液体动态表... 详细信息

使用高速相机研究了表面张力变化对含气泡液体射流破裂过程的影响。通过改变表面活性剂浓度获得了不同表面张力的液体射流。实验发现当液体射流速度保持不变时,减小液体表面张力会增加射流破裂长度。表面活性剂一方面降低了液体动态表面张力,减小了射流表面不稳定波的增长率,增大了射流破裂长度;另一方面表面活性剂在射流表面的非均匀分布会产生Marangoni应力,促使液体向射流变形区运动,从而推迟了射流破裂的发生,增大了射流破裂长度。通过理论分析得到了液体射流破裂长度表达式。发现射流内部气泡会显著缩短含表面活性剂射流的破裂长度。通过气泡扰动射流速度和吸附表面活性剂的分析,揭示了内部气泡对含表面活性剂射流破裂的影响规律。

关键词：射流破裂表面张力气泡流体力学 Marangoni效应

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稠密颗粒射流撞击壁面颗粒膜表面波纹特征

物理学报 2016年第21期65卷 225-231页

作者：钱文伟李伟锋施浙杭刘海峰王辅臣华东理工大学煤气化及能源化工教育部重点实验室上海煤气化工程技术研究中心上海200237

采用高速摄像仪对稠密颗粒射流撞击有限尺寸壁面的流动过程进行了实验研究,重点研究了颗粒膜及其表面波纹特征,考察了颗粒粒径、射流速度和固含率等因素对颗粒膜形态和表面波纹的影响.研究结果表明,随着颗粒粒径增大,稠密颗粒撞壁流由... 详细信息

采用高速摄像仪对稠密颗粒射流撞击有限尺寸壁面的流动过程进行了实验研究,重点研究了颗粒膜及其表面波纹特征,考察了颗粒粒径、射流速度和固含率等因素对颗粒膜形态和表面波纹的影响.研究结果表明,随着颗粒粒径增大,稠密颗粒撞壁流由颗粒膜向散射模式转变.与液体射流撞壁液膜相比,颗粒膜扩展角较大,射流速度对其影响不显著.稠密颗粒射流撞壁颗粒膜表面波纹存在明显的叠加现象,颗粒膜表面波纹频率比液膜大约低一个数量级.颗粒膜表面波纹主要由射流脉动引起,表面波纹频率与射流脉动频率具有相同的数量级.

关键词：稠密颗粒射流撞壁流颗粒膜表面波纹

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基于羟丙基纤维素制备乙醇凝胶推进剂

华东理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期50卷 185-191页

作者：吴其稳张华驰姚锋陈泓宇施浙杭赵辉李伟锋刘海峰华东理工大学国家能源煤气化技术研发中心上海煤气化工程技术研究中心上海200237 中化泉州石化有限公司福建泉州332501 上海空间推进研究所上海201112

传统的乙醇胶凝剂甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)必须加入一定比例的水作为溶剂才能形成凝胶。为了制备高性能的乙醇凝胶绿色推进剂,采用羟丙基纤维素(HPC)作为无水胶凝剂,并对其制备的乙醇凝胶推进剂进行剪切测试、屈服应力... 详细信息

传统的乙醇胶凝剂甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)必须加入一定比例的水作为溶剂才能形成凝胶。为了制备高性能的乙醇凝胶绿色推进剂,采用羟丙基纤维素(HPC)作为无水胶凝剂,并对其制备的乙醇凝胶推进剂进行剪切测试、屈服应力测试、应变扫描和频率扫描等测试。结果表明,HPMC凝胶需加入质量分数为6%的水作为溶剂,其临界胶凝剂质量分数为10%;HPC凝胶不需要加水,其临界胶凝剂质量分数为8%。当胶凝剂质量分数为8%时,HPMC、HPC凝胶的屈服应力分别在2.5 Pa左右和24.8 Pa,HPC凝胶具有更大的屈服应力;同时HPC比HPMC具有更大的线性黏弹区域,临界应变更大。

关键词：乙醇凝胶羟丙基纤维素(HPC) 黏度屈服应力流变性能