Die Injektion, Zerstäubung und Vermischung der Treibstoffpartner in kryogenen Raketentriebwerken erfolgt mittels Koaxialinjektoren. Bei der Zerstäubung des runden, flüssigen Sauerstoffstrahls durch einen schnellen, gasförmigen Wasserstoff-Mantelstrahl entstehen aufgrund von Oberflächenstörungen Oberflächenwellen am Strahl, die aufgrund der aerodynamischen Interaktionen mit der gasförmigen Umgebung anwachsen und sich schließlich in Form von Tropfen und Ligamenten ablösen. Die Untersuchungen der Strahlstabilität erfolgten mittels linearer Stabilitätsanalyse sowie mehrdimensionaler Simulation. Abhängig von Wellenlänge, Gasgeschwindigkeit, Dichteverhältnis und Oberflächenspannung wird das Wachstum der Oberflächenwellen mehr oder weniger verstärkt. Wachstumsgeschwindigkeit und Wellenlängenbereiche stimmen mit den Vorhersagen aus der linearen Stabilitätsanalyse überein. Bei den aerodynamischen Wechselwirkungen zeigte sich eine Abhängigkeit vom Staudruck des Gases. Diese Wechselwirkungen haben nicht nur einen Einfluß auf ein schnelleres Wachstum der Wellenamplituden, sondern sie bewirken auch eine Deformation der Oberflächenwellen, die bis zum Ablösen von Ligamenten führen kann, deren Größe durch die Wellenlänge der Oberflächenwellen beeinflußt wird. Die Wellenlänge wird vor allem durch den Strömungszustand in der Zuströmung bestimmt, so daß durch gezielte Beeinflussung der Turbulenzstruktur der Injektorinnenströmung das Zerstäubungsverhalten des Injektors mitbestimmt werden kann.
Stabilität eines Flüssigkeitsstrahls im Hinblick auf die Treibstoffaufbereitung in Raketentriebwerken
Stability of a liquid jet with regard to atomization and mixing in rockets engines
Zeitschrift für Flugwissenschaften und Weltraumforschung ; 18 , 2 ; 120-132
1994
13 Seiten, 17 Bilder, 2 Tabellen, 29 Quellen
Article (Journal)
German
Berechnung von Raketentriebwerken
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