曹钦柳， 封 锋， 邓寒玉

(南京理工大学机械工程学院, 江苏 南京 210094)

1 引 言

凝胶推进剂与液体推进剂相比具有易储、低毒、高能量密度等优点，其具有的推力可调能力非常合适在智能战术导弹、转向与姿控系统、飞行员座椅弹射系统及吸气式推进系统上应用[1]。与液体推进剂相似，凝胶推进剂在组织燃烧之前需经过充分的雾化以提高其燃烧效率。单液滴的二次雾化在增加表面积、提高燃料和周围气体之间的热量与质量传递方面扮演着重要作用，因此研究单液滴的破碎机理显得尤为重要[2]。Faeth等分别对水、乙醇、甘油液滴破碎中的袋状破碎[3]、多模态破碎[4]和剪切破碎[5]进行了时间特性研究，探究在不同破碎模态下液滴破碎后的直径分布，分析了三种模态下索特平均直径(SMD)、液滴被剥离的质量分数和初始液滴的流向位置等参数随时间的变化。Hsiang[6]等总结了牛顿流体液滴破碎模态与韦伯数(We)、奥内佐格数(Oh)之间的关系。对于非牛顿流体，Arcoumanis[7-8]等对聚合物溶液进行实验研究，分析了液滴的几何形态变化和破碎时间。Joseph[9-10]采用激波管，研究了粘弹性非牛顿流体液滴在马赫数2-3时的破碎过程，分析比较了不同材料性质对液滴破碎的影响并进行了Reyleigh-Taylor不稳定性分析。Rivera[11]和Snyder[12]分别对非弹性和弹性非牛顿流体液滴在较低We数下的破碎过程进行了实验研究，并应用Taylor-analogy-breakup(TAB)模型对液滴破碎过程进行了数值模拟。国内，邓寒玉等[13]对TAB模型进行扩展并应用于凝胶液滴中，计算了不同空气动力和物性参数条件下的初始破碎时间和临界特征。……