A Study on Development of Numerical Treatment of Atomization and Combustion in a Rocket Engine Injector Flow

火箭发动机喷油器流动雾化与燃烧数值处理的研究进展

• 批准号: 19760572
• 负责人: SHIMIZU Kazuya
• 金额: $ 1.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19760572/
• 关键词: 航空宇宙流体・推進; 数値流体力学; 燃焼; 気液二相流; ロケットエンジン; 水素; 酸素; 数値解析; 微粒化; 超臨界; 実在流体; 非保存型スキーム

In a liquid rocket engine, mixing process affects on the stability of combustion, and the process is strongly depends on pressure in a combustion chamber. In this research, I have studied development of numerical method to investigate combustion phenomena in a rocket engine coaxial injector flow. The final target of this activity is to include vaporization of liquid oxygen in a numerical treatment. A detailed chemical kinetic model in hydrogen/oxygen system applicable to rocket engine combustion is proposed, and a stable time integration method of the detailed kinetic mechanism in a flow analysis is also proposed. The deformation of an oxygen droplet in a hydrogen stream and its mixing behavior is numerically studied. Numerical results showed that flow field and mixing process is divided into two patterns, depending on Reynolds number. When an ambient pressure becomes high, the deformation of the droplet becomes rapid and the separation behind the droplet developed significantly.

在液体火箭发动机中，混合过程影响燃烧的稳定性，并且该过程强烈依赖于燃烧室中的压力。在这项研究中，我研究了数值方法的发展，以研究火箭发动机同轴喷射器流动中的燃烧现象。这项活动的最终目标是在数值处理中包括液氧的蒸发。提出了适用于火箭发动机燃烧的氢/氧系统的详细化学动力学模型，并提出了流动分析中详细动力学机制的稳定时间积分方法。对氢气流中氧滴的变形及其混合行为进行了数值研究。数值结果表明，流场和混合过程根据雷诺数分为两种模式。当环境压力变高时，液滴的变形变得迅速并且液滴后面的分离显着发展。

项目成果

分子間ポテンシャルに基づいた水素・酸素および混合系の熱物性推算

基于分子间势估计氢、氧及混合体系的热物理性质

• 发表时间: 2009
• 作者: 清水和弥;越光男
• 通讯作者: 越光男

Study on Development ofUnified Simulation Method for Atomization and Combustion in a Coaxial Injector Flow

同轴喷射流雾化燃烧统一仿真方法开发研究

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Shimizu

概論:現状と問題点-液体ロケットエンジンのシミュレーションとモデリング-

概述：现状和问题-液体火箭发动机的仿真和建模-

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本航空宇宙学会誌 vol.58
• 作者: 清水和弥;津田伸一;井上智博;山西伸宏;姫野武洋;越光男
• 通讯作者: 越光男

超臨界燃焼現象の詳細理解と開発への応用に向けた取り組み

努力详细了解超临界燃烧现象并应用于开发

• 期刊: 日本航空宇宙学会誌 (掲載予定)
• 作者: 清水和弥;大門優;越光男
• 通讯作者: 越光男

RCCE法による詳細反応機構の効率的時間積分法の開発

使用 RCCE 方法开发详细反应机理的有效时间积分方法

• 发表时间: 2009
• 作者: Katsurayama;H.;Konigorski;D.;and Abe;T.;T. Himeno;清水和弥
• 通讯作者: 清水和弥