Spray cone angle and air core diameter of hollow cone swirl rocket injector

Abstract

ABSTRACT : Fuel injector for liquid rocket is a very critical component since that small difference in its design can dramatically affect the combustion efficiency. The primary function of the injector is to break the fuel up into very small droplets. The smaller droplets are necessary for fast quiet ignition and to establish a flame front close to the injector head, thus shorter combustion chamber is possible to be utilized. This paper presents an experimetal investigation of a mono-propellant hollow cone swirl injector. Several injectors with different configuration were investigated under cold flow test, where water is used as simulation fluid. This investigation reveals that higher injection pressure leads to higher spray cone angle. The effect of injection pressure on spray cone angle is more prominent for injector with least number of tangential ports. Furthermore, it was found that injector with the most number of tangential ports and with the smallest tangential port diameter produces the widest resulting spray. Experimental data also tells that the diameter of an air core that forms inside the swirl chamber is largest for the injector with smallest tangential port diameter and least number of tangential ports. ABSTRAK : Injektor bahan api bagi roket cecair merupakan satu komponen yang amat kritikal memandangkan perbezaan kecil dalam reka bentuknya akan secara langsung mempengaruhi kecekapan pembakaran. Fungsi utama injektor adalah untuk memecahkan bahan api kepada titisan yang amat kecil. Titisan kecil penting untuk pembakaran pantas secara senyap dan untuk mewujudkan satu nyalaan di hadapan, berhampiran dengan kepala injektor, maka kebuk pembakaran yang lebih pendek berkemungkinan dapat digunakan. Kertas kerja ini mebentangkan satu penyelidikan eksperimental sebuah injektor ekabahan dorong geronggang kon pusar. Beberapa injektor dengan konfigurasi berbeza telah dikaji di bawah ujian aliran sejuk, di mana air digunakan sebagai bendalir simulasi. Kajian ini mendedahkan bahawa suntikan bertekanan tinggi menghasilkan sudut semburan kon yang besar. Kesan tekanan suntikan ke atas sudut semburan kon lebih ketara pada injektor yang mempunyai lubang tangen yang kurang Tambahan pula, injektor yang mempunyai jumlah lubang tangen yang paling banyak dan lubang tangen berdiameter paling kecil menghasilkan semburan yang paling lebar. Data eksperimental juga menunjukkan bahawa diameter teras udara terbesar terhasil di dalam kebuk pusar injektor yang mempunyai diameter lubang tangen terkecil dan jumlah lubang tangen yang paling kurang.