雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室碳?xì)淙剂习疾刍鹧娣€(wěn)定性研究.pdf

1、雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)滿足飛行器由超聲速到高超聲速的寬廣速度范圍要求。目前，在提高其性能，獲得大的凈推力的幾種新概念中，集燃料噴射、混合及火焰穩(wěn)定為一體的凹槽火焰穩(wěn)定器是其中最具潛力的一種。本文從實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬兩方面，對(duì)雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室凹槽火焰穩(wěn)定器和模態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究。 1.實(shí)驗(yàn)研究 針對(duì)雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模型，設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)的火焰穩(wěn)定器：正規(guī)凹槽和斜面凹槽火焰穩(wěn)定器。通過(guò)直連式實(shí)驗(yàn)，用一維方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到不

2、同飛行馬赫數(shù)條件下的燃燒室參數(shù)和性能。在飛行馬赫數(shù)為5，油氣當(dāng)量比0.386～0.55l時(shí)，隨著油氣當(dāng)量比的增加，燃燒由超燃沖壓轉(zhuǎn)換到亞燃沖壓模態(tài)。設(shè)計(jì)的凹槽實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定火焰的作用。 2.數(shù)值計(jì)算 對(duì)實(shí)驗(yàn)研究中所使用的燃燒室模型進(jìn)行簡(jiǎn)化和分析，建立了適合計(jì)算的雙模態(tài)燃燒室數(shù)學(xué)模型。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，證明數(shù)值計(jì)算中所采用的各類模型和計(jì)算結(jié)果是正確的。 采用渦耗散和假定PDF兩個(gè)紊流燃燒模型、兩方程紊流模型和雷諾

3、應(yīng)力紊流模型，對(duì)煤油在雙模態(tài)燃燒室內(nèi)的燃燒進(jìn)行了數(shù)值分析。與渦耗散模型相比，采用假定PDF模型更能準(zhǔn)確地分析煤油在雙模態(tài)燃燒室內(nèi)的噴霧燃燒；RNGκ-ε和SSTκ-ω紊流流動(dòng)模型在模擬煤油超聲速燃燒流場(chǎng)中是非常有效的，而雷諾應(yīng)力模型的效果較差。 系統(tǒng)研究了不同L/D、后緣傾角θ和前壁面結(jié)構(gòu)以及燃料噴射位置對(duì)凹槽火焰穩(wěn)定特性的影響。在所模擬的條件下，L/D＝5、后緣傾角θ=30°、前壁面為斜面以及從其上游0位置噴射燃料的凹槽結(jié)構(gòu)，