Experimental Characterization and CFD Validation of Liquid–Liquid Pintle Injector Spray Patterns Using Water as Simulant

I. Jamakeyev, Sergei Stepanov, Denis Khamzatov, Rustem Zhunusov, Yevgeniya Tleukhabylova, Arlan Beisenov, Marat Nurguzhin, Myrzakhan Omarbayev

Aerospace, 2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)

DOI 10.3390/aerospace13020133

Достоверность данных 70 средняя

Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Pintle injectors offer variable thrust capability and combustion stability advantages for liquid rocket engines. This study presents experimental and numerical investigation of spray characteristics for a liquid–liquid pintle injector using water as simulant. Ten cold flow tests covering total momentum ratio (TMR) from 0.36 to 2.76 captured spray angle variations from 26° to 80°. Computational fluid dynamics (CFD) simulations using Ansys Fluent 2025 R1 with the Volume of Fluid method and dispersed interface modeling showed good agreement with experimental spray angles for TMR > 0.74 (error < 8%), but demonstrated increasing discrepancy at lower TMR values (up to 62% error at TMR = 0.36). This deviation indicates limitations of steady-state RANS models in capturing unsteady, fuel-dominated flow regimes. The experimental dataset provides validation benchmarks for CFD modeling and contributes to injector design optimization for sounding rocket applications.