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ピントル型噴射器における燃焼振動挙動の光学計測

机译：针阀喷油器中燃烧振荡行为的光学测量

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摘要

液体ロケットエンジンにおいて，燃焼振動は最も重要な 問題の一つである.燃焼振動が発生すると，エンジンの振 動に伴いペイロード搭載環境が悪化し，また同時にェンジン自体にも重大な損傷を引き起こす可能性があるため，燃 焼の安定化は極めて重要な課題である.燃焼振動の問題はロケットエンジン開発初期から認識されており，低周波振 動は早くからモデル化が進められてきた,また高周波振 動についても数多くの研究がなされており，それらの研究 成果については体系的にまとめられている.%The longitudinal combustion instability characteristics of a pintle-type injector for a bipropellant rocket engine combustor are investigated experimentally. An optically accessible combustion chamber are used to observe unsteady combustion behaviors under oscillating combustion conditions. CH* chemiluminescence and backlit spray images are observed simultaneously with two high-speed cameras. Two experiments with the propellant total momentum ratio (TMR) of 0.76 and 2.48 are conducted, whereas the combustion pressure and the propellant mixture ratio are 0.45 and 1.6, respectively. The combustion oscillations at the natural frequencies of the chamber longitudinal acoustic mode are observed when the TMR is 0.76. The combustion oscillation is caused by the coupling between the heat release and the combustion chamber acoustics. When the TMR is 2.48, the combustion oscillations at the frequencies of 400 and 800 Hz, which are lower than the first longitudinal mode frequency, are observed. Since the 400 Hz corresponds to the convective time scale in the combustion chamber, the oscillations could be caused by one of the convective modes such as entropy wave.
机译：燃烧振动是液体火箭发动机中最重要的问题之一，当发生燃烧振动时，发动机的振动会破坏有效载荷的安装环境，同时可能严重损坏发动机本身。稳定燃烧是极其重要的问题，因为自火箭发动机发展的早期就已经认识到燃烧振荡的问题，并且早就对低频振动进行了建模，并且高频振动也得到了发展。通过实验研究了双推进火箭发动机燃烧器的枢轴式喷油器的纵向燃烧不稳定性特征。燃烧室用于观察振荡燃烧条件下的不稳定燃烧行为。用两个高速照相机同时观察CH *化学发光和背光喷雾图像。进行了两个实验的推进剂总动量比（TMR）为0.76和2.48的实验，小燃烧压力和推进剂混合比分别为0.45和1.6。当TMR为0.76时，观察到了燃烧室纵向声模固有频率下的燃烧振荡。在TMR为2.48时，观察到燃烧振动在400和800 Hz的频率下发生，该频率低于第一纵向模式频率，因为400 Hz对应于对流在燃烧室的时间尺度上，振荡可能是由对流模式（例如熵波）之一引起的。

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