Zur aerodynamischen Fluessigkeitszerstaeubung am Beispiel koaxialer Einspritzelemente von kryogenen Hochdrucktriebwerken.

Abstract

Es wird die Einspritzung von fluessigem Sauerstoff und gasfoermigem Wasserstoff mittels Koaxialelementen in eine Hochdruckraketenbrennkammer untersucht. Es wird das Problem der primaeren Tropfenbildung mit Hilfe der Kapillarwellentheorie bearbeitet. Zunaechst wird die Viskositaet der Gasumgebung und eine in radialer Richtung variable Gasgeschwindigkeit beruecksichtigt. Der Bereich des Freistrahlzerfalls wird in Zerfallsbereiche eingeteilt, die gleichzeitig in der Reihenfolge die historische Entwicklung der Theorie wiedergeben. Die Kapillarwellentheorie wird auf den Fall hoeherer Gasdichte ausgeweitet. Dazu werden Rechnungen von Taylor modifiziert und seine Loesungen mit einem Iterationsprogramm verbessert. Rechnungen werden durchgefuehrt, die den Einfluss der Gasviskositaet und der damit verbundenen variablen Gasgeschwindigkeit auf die primaere Tropfenbildung zeigen sollen. Die mathematischen Grundlagen stammen von T. B. Benjamin. Die Rechnungen zeigen, da die Viskositaet einen daempfenden Einflu auf den Freistrahlzerfall hat, so dass die dabei entstehenden Tropfen groesser werden.