طراحی و توسعه آزمونگر پاشش و اختلاط انژکتورهای برشی و پیچشی در شرایط گذربحرانی و فرابحرانی

در این مقاله به طراحی، ساخت و راه‌اندازی آزمونگر پاشش و اختلاط سیال کرایوژنیک جهت استفاده در شرایط عملیاتی فرو/گذر/فرابحرانی پرداخته شده است. این آزمونگر دارای سه زیرسامانه شامل، محفظه تحت‌فشار، مدار تغذیه و بخش داده‌برداری است و توانایی تحمل فشار عملیاتی 100 بار در بازه دمایی700 - 80 کلوین را دارد. طراحی کلاهک انژکتوری این محفظه به‌نحوی است که امکان بهره‌برداری از انژکتورهای برشی ساده، برشی دوپایه هم‌محور و انژکتور پیچشی تک‌پایه با پارامترهای هندسی مختلف به راحتی میسر است. حداکثر دبی مایع و گاز طراحی برای انژکتورها در این آزمونگر به‌ترتیب 60 و 40 گرم‌برثانیه است.با استفاده از این آزمونگر می‌توان به مطالعه رژیم‌های شکست جت در شرایط فروبحرانی و مکانیزم‌های فروپاشی جت‌های گذربحرانی و فرابحرانی در شرایط مختلف پرداخت. از جمله این موارد، می‌توان به بررسی عملکرد اختلاط تحت اثر دمای ورودی پیشرانه‌ها، فشار محفظه (تا حداکثر 100بار)، نسبت مومنتوم پیشرانه‌ها (در انژکتور دوپایه)، پارامترهای هندسی انژکتور اشاره کرد.با راه‌اندازی زیرسامانه‌های سه‌گانه این آزمونگر، نتایج دو آزمون مختلف که با استفاده از انژکتور هم‌محور برشی دوپایه و پیشرانه‌های ln2 و gn2 بوده ارائه و با نتایج سایر آزمونگرها مقایسه شده است. تصاویر به‌دست آمده با روش سایه‌نگاری، که انطباق بسیار خوبی با داده‌های تجربی و عددی موجود دارد، حاکی از آن است که افزایش فشار محفظه منجر به افزایش کیفیت اختلاط شده و طول هسته مرکزی جت کاهش و زاویه بازشدگی آن افزایش می‌یابد.