Estudio Experimental sobre las Características de Amortiguamiento de la Boquilla Sumergida de un Motor de Cohete Sólido
Autores: Li, Xinyan; Chen, Zhenglong; Li, Xiaosi; Xu, Bo; Wang, Shengnan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio Experimental sobre las Características de Amortiguamiento de la Boquilla Sumergida de un Motor de Cohete Sólido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Inestabilidades acústicas
Motores cohete sólidos
Amortiguación de toberas
Toberas sumergidas
Dimensiones de cavidad
ángulo convergente
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las inestabilidades acústicas en motores cohete sólidos (SRMs) pueden llevar a una severa deterioración del rendimiento y daños estructurales. La amortiguación de la boquilla representa la principal fuente de disipación acústica, y es altamente dependiente de los parámetros geométricos y las condiciones de operación. Este estudio investigó experimentalmente las características de amortiguación acústica de boquillas sumergidas en SRMs, centrándose en los efectos de las dimensiones de la cavidad sumergida, el ángulo convergente de la boquilla, la relación de área de garganta a puerto y las variaciones de presión media sobre la inestabilidad longitudinal. Se utilizó el método de decaimiento de onda en estado estacionario para cuantificar la amortiguación acústica, y se empleó un sistema de válvula rotativa diseñado para introducir oscilaciones de presión periódicas en la cámara de combustión de alta presión. Los resultados revelaron que una cavidad sumergida más grande reduciría la eficiencia de amortiguación de la boquilla, siendo la eliminación de la cavidad sumergida capaz de aumentar la magnitud del coeficiente de decaimiento de la boquilla en un 41.9%. Además, se encontró que aumentar el ángulo convergente de la boquilla amplificaba la reflexión de ondas acústicas, disminuyendo así el rendimiento de amortiguación. Se observó una relación inversa lineal entre la relación de área de garganta a puerto y el coeficiente de decaimiento, con un aumento del 125% en la relación resultando en una reducción del 24.3% en el coeficiente de decaimiento. Curiosamente, a pesar de la formación de vórtices complejos en la cavidad sumergida, la variación de presión media presentó efectos insignificantes sobre las características de amortiguación acústica, y su rendimiento de amortiguación es similar al de una boquilla simple sin cavidad. Estos hallazgos proporcionan datos experimentales valiosos para predecir la estabilidad de un motor cohete sólido con una boquilla sumergida y ofrecen perspectivas sobre la optimización de los diseños de boquillas sumergidas para una mayor amortiguación acústica en SRMs.
Descripción
Las inestabilidades acústicas en motores cohete sólidos (SRMs) pueden llevar a una severa deterioración del rendimiento y daños estructurales. La amortiguación de la boquilla representa la principal fuente de disipación acústica, y es altamente dependiente de los parámetros geométricos y las condiciones de operación. Este estudio investigó experimentalmente las características de amortiguación acústica de boquillas sumergidas en SRMs, centrándose en los efectos de las dimensiones de la cavidad sumergida, el ángulo convergente de la boquilla, la relación de área de garganta a puerto y las variaciones de presión media sobre la inestabilidad longitudinal. Se utilizó el método de decaimiento de onda en estado estacionario para cuantificar la amortiguación acústica, y se empleó un sistema de válvula rotativa diseñado para introducir oscilaciones de presión periódicas en la cámara de combustión de alta presión. Los resultados revelaron que una cavidad sumergida más grande reduciría la eficiencia de amortiguación de la boquilla, siendo la eliminación de la cavidad sumergida capaz de aumentar la magnitud del coeficiente de decaimiento de la boquilla en un 41.9%. Además, se encontró que aumentar el ángulo convergente de la boquilla amplificaba la reflexión de ondas acústicas, disminuyendo así el rendimiento de amortiguación. Se observó una relación inversa lineal entre la relación de área de garganta a puerto y el coeficiente de decaimiento, con un aumento del 125% en la relación resultando en una reducción del 24.3% en el coeficiente de decaimiento. Curiosamente, a pesar de la formación de vórtices complejos en la cavidad sumergida, la variación de presión media presentó efectos insignificantes sobre las características de amortiguación acústica, y su rendimiento de amortiguación es similar al de una boquilla simple sin cavidad. Estos hallazgos proporcionan datos experimentales valiosos para predecir la estabilidad de un motor cohete sólido con una boquilla sumergida y ofrecen perspectivas sobre la optimización de los diseños de boquillas sumergidas para una mayor amortiguación acústica en SRMs.