超音速燃燒室實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究.pdf

1、超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)被認(rèn)為是高超音速(M>5)的飛行器最有發(fā)展前景的吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以有效的提高飛行器的有效載荷和航程，因此被認(rèn)為是下一代空天飛行器和巡航導(dǎo)彈推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)，而被世界各國(guó)廣泛地進(jìn)行研究。 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究的難點(diǎn)在于超音速燃燒室，燃燒室內(nèi)部燃料/空氣的混合、激波的相互干擾以及放熱等的存在，使燃燒室的工作機(jī)理十分復(fù)雜。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)外部阻力很大，超音速燃燒室的性能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)非安裝性能的提高至關(guān)

2、重要。超音速燃燒室由于進(jìn)口速度高、混氣停留時(shí)間短、損失大，因此如何實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火和火焰穩(wěn)定，并獲得高的燃燒效率和總壓恢復(fù)系數(shù)，成為燃燒室設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。開展超音速燃燒室實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的研究對(duì)探索超音速燃燒室的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。 本文簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)外超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的研究成果；針對(duì)自行設(shè)計(jì)的超音速燃燒室模型，開展了不同隔離段長(zhǎng)度和不同反壓條件下的燃燒室冷流實(shí)驗(yàn)；利用電阻加熱的超音速燃燒室實(shí)驗(yàn)設(shè)備，模擬飛行馬赫數(shù)Ma=4.0的燃燒室進(jìn)

3、口條件，在流量m=2600kg/h，總溫Tt≈1000K的狀態(tài)下，完成了氫氣和乙烯燃料的點(diǎn)火燃燒試驗(yàn)；采用CFD商用軟件對(duì)燃燒室流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比和分析。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算研究表明1)隔離段長(zhǎng)高比增大，其燃燒室容納反壓的能力相對(duì)增強(qiáng)；2)燃燒室出口壓力場(chǎng)的畸變對(duì)燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)有較大的影響；3)在較低的來流總溫(Tt≈1000K)下，實(shí)現(xiàn)乙烯的自燃十分困難，采用氫氣為先鋒火焰是實(shí)現(xiàn)乙烯點(diǎn)火的有效途徑之一；4)在一