تاثیر اعداد بدون بُعد بر عملکرد انژکتور پینتل و تغییر زاویه پاشش

انژکتورهای با قابلیت تغییر سطح مقطع خروجی جریان، انتخاب مناسبی برای توسعه موتورهای راکت سوخت مایع گازخور (تراتل) هستند؛ زیرا زمانی که از انژکتورهای با سطح ثابت استفاده می‌شود، کنترل موثر تراست کار دشواری است. انژکتور پینتل که یک انژکتور دارای سطح متغیر است، می‌تواند دبی جرمی پیشران‌ها را کنترل نماید. در واقع می‌توان یک صفحه انژکتور بزرگ با تعداد زیاد انژکتور را با یک انژکتور تک‌المانی پینتل جایگزین نمود. در این مقاله، تلاش شده است تا ضمن معرفی و ارایه یک نمونه طراحی و ساخته‌شده این انژکتور دوپایه، تاثیر اعداد بدون بعد (نسبت مومنتم، عدد وبر و ضریب تخلیه) در عملکرد انژکتور و تغییر زاویه پاشش که یکی از مشخصه‌های مهم اسپری است، مورد بررسی قرار گیرد. آزمون‌ها در شرایط دما و فشار محیط انجام شد و عدد وبر در محدوده 19 تا 1830 و نسبت مومنتم سوخت به اکسیدکننده بین 0/2 تا 13 بوده است. از آب به‌جای اکسیدکننده به‌منظور پیشران مرکزی و از هوا به‌جای سوخت به‌منظور پیشران خارجی استفاده شده است. برای اندازه‌گیری زاویه اسپری و مطالعه اثر پارامترهای مورد نظر بر ساختار اسپری از روش سایه‌نگاری و عکس‌برداری استفاده شده است. همچنین با استفاده از نتایج حاصله، یک رابطه تجربی بین زاویه پاشش و اعداد بدون بعد به‌دست آمده و ارایه شده است.

Effects of Dimensionless Numbers on the Pintle Injector Performance

Variablearea injectors are suitable for developing throttleable rocket engines because it is difficult to efficiently control thrust when fixedarea injectors are used. A pintle injector is a variablearea injector that can be used to control the mass flow rate of propellants. In practice, an injector plate containing several fixedarea injectors is replaced with a single pintle injector. In this research, a twostage pintle injector is designed, manufactured, and tested for the effects of dimensionless numbers (Momentum ratio, Weber number, and discharge coefficient) on the injector rsquo;s performance, including the spray angle change, which is an important characteristic of the spray. The tests were done at ambient temperature and pressure conditions. The Weber number ranged from 19 to 1830, and the ratio of the fuel to the oxidizer momentum was varied from 0.2 to 13. Water is used instead of the oxidizer as a central propellant, and the air is used instead of the fuel as an external propellant. Shadowgraph and photography were used to measure the spray angle and study the desired parameters. Empirical relationships between functional parameters and dimensionless numbers were obtained that can be used in the design process.