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Influence of Injector and Chamber Geometry on the Thermoacoustic Behaviour in Proximity to the Stability Boundary of LOX/CH4 Rocket Combustors

Martin, Jan und Armbruster, Wolfgang und Börner, Michael und Hardi, Justin und Nakaya, Shinji und Oschwald, Michael (2025) Influence of Injector and Chamber Geometry on the Thermoacoustic Behaviour in Proximity to the Stability Boundary of LOX/CH4 Rocket Combustors. In: AIAA Scitech 2025 Forum. AIAA SCITECH 2025 Forum, 2025-01-06 - 2025-01-10, Orlando, USA. doi: 10.2514/6.2025-1549.

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5MB

Kurzfassung

A shear-coaxial-element is a prominent choice in terms of injection technology for bipropellants with a high density ratio. While this type of injector performed well for liquid-oxygen and hydrogen combustion in an optically accessible single-element combustor and a multi-injector thrust chamber, the same combustion devices featured instabilities using liquid-oxygen/natural-gas. Both experiments showed short-lived events of oscillatory combustion and high-amplitude and high-frequency limit-cycle combustion instabilities within the analyzed tests. The stochastic distributed occurrence of such intermittent events of heightened excitation are typically related to operation of the combustion system close to its stability boundary. Analyzing the high-speed imaging of the optical accessible experiment during these phases showed injector generated hydrodynamic phenomena preceding the short-lived combustion instabilities. Finally, depending on the chamber configuration and operating conditions – primarily the momentum flux ratio – these events triggered high-frequency combustion instabilities. Consolidation of the data obtained from different hardware configurations highlighted the significant role of recessed injector elements in developing combustion instabilities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212645/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Influence of Injector and Chamber Geometry on the Thermoacoustic Behaviour in Proximity to the Stability Boundary of LOX/CH4 Rocket Combustors
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Martin, JanJan.Martin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5050-2506177887037
Armbruster, WolfgangWolfgang.Armbruster (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4859-4173177887038
Börner, MichaelMichael.Boerner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3441-2869177887039
Hardi, JustinJustin.Hardi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3258-5261NICHT SPEZIFIZIERT
Nakaya, ShinjiNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0005-8099-4424NICHT SPEZIFIZIERT
Oschwald, MichaelMichael.Oschwald (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9579-9825NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 Januar 2025
Erschienen in:AIAA Scitech 2025 Forum
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2025-1549
Status:veröffentlicht
Stichwörter:rocket engine, subcritical combustion, supercritical combustion, liquid oxygen / natural gas, single-injector, multi-injector, combustion instabilities
Veranstaltungstitel:AIAA SCITECH 2025 Forum
Veranstaltungsort:Orlando, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:6 Januar 2025
Veranstaltungsende:10 Januar 2025
Veranstalter :American Institute of Aeronautics and Astronautics
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebstechnologie
Hinterlegt von: Martin, Jan
Hinterlegt am:12 Feb 2025 09:06
Letzte Änderung:13 Feb 2025 10:02

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