乙烯燃料超燃燃烧室流动特性与燃烧稳定性研究

在低飞行马赫数条件下,乙烯燃料超燃冲压发动机为实现成功点火及稳定燃烧,常使用先锋氢引燃乙烯,本文通过试验研究了多种喷注方案下的超燃燃烧室流动特性、火焰传播特性及燃烧稳定性,喷注方案包括单先锋氢、单乙烯和组合喷注方式.超燃燃烧室入口马赫数为2.0,总温为953 K,总压为0.82 MPa.多种非接触光学测量手段被应用于超...     

高马赫数燃烧强化的激波风洞试验研究

基于中国科学院力学研究所的JF-24激波风洞, 通过开展高马赫数超燃冲压发动机的直连试验, 研究了高马赫数燃烧的强化方法以及燃料类型对燃烧的影响. 试验段是采用凹腔结构的圆截面燃烧室, 喷孔布置在隔离段, 燃料分别是氢气和乙烯, 当量比均为0.7. 燃料喷注分别采用无支板和小支板两种构型, 后者部分喷孔位于小支板顶部. 两种构型均设置了流向近距双排喷孔, 可分别进行单环和双环喷注. 试验结果论证了飞行马赫数10.0条件下氢气和乙烯在超高速气流中的稳定燃烧性能. 并且, 相比于单环喷注, 双环喷注以及补充小支板可以强化燃烧. 推测其原因是双环射流和激波/分离结构的近距离交互作用很可能改善掺混, 而补充小支板顶部喷注还能利用更多空气组织掺混. 在同样采用双环耦合小支板顶部喷注的强化措施下, 氢气与乙烯燃烧效率接近, 但氢推力性能更优. 这是因为较高热值氢的释热更多. 此外, 试验还证明了在当前来流条件下, 释热受控于掺混, 且高温离解效应限制释热上限. 这是由于释热降低流速且提高静温, 使高温离解的吸热效应更加显著.      

基于液体碳氢燃料的旋转爆轰燃烧特性研究

为了探索液体碳氢燃料参与旋转爆轰所产生的不完全燃烧现象,采用守恒元与求解元方法,开展柱坐标系下的汽油/空气两相旋转爆轰燃烧室三维数值模拟研究,针对燃料喷注压力和反应物当量比对旋转爆轰流场结构及燃烧室性能的影响进行分析。分析结果表明:保持总当量比为1.00,随着燃料喷注压力的上升,燃烧室内燃料不均匀分布增强,产生局部富燃区,燃料在燃烧室未能完全反应,导致燃烧室燃料比冲下降;保持喷注压力不变,减小当量比,在贫燃工况下依然存在局部富燃区,导致燃烧室内出现不完全燃烧现象,降低燃烧室比冲性能。由此可知,反应物喷注方案对气液两相旋转爆轰的不完全燃烧有显著影响。     

抽吸激波管的性能分析与计算

为了减小由于反射激波和透射激波分叉引起的反射型激波风洞试验气体提前受到污染的现象,本文研究了一种新的具有抽吸的激波管流动,分析了抽吸缝的作用,给出了这种抽吸激波管性能参数的计算方法,同时还给出了反射激波与边界层相互作用引起的激波分叉的形状随抽吸量变化的计算公式。实验证实了边界层抽吸可以有效地减小激波与壁面边界层相互作用所产生的分离现象。计算与测量结果是一致的。     

人造龙卷效应在抽油烟机上的应用

首次在普通抽油烟机前部加装旋转的屏蔽射流装置,使抽油烟机抽吸流场与旋转射流流场相耦合以得到人造龙卷风流动流场,并利用该人造龙卷风实现对油烟的控制抽吸。建立了加装旋转射流装置的抽油烟机数值计算模型,依据计算流体动力学理论对所建立的模型进行了数值计算分析,得到了稳定的人造龙卷抽吸流场;同时,通过与实验得到的稳定的龙卷抽吸流场进行对比,进一步证实了人造龙卷风控制抽吸应用于抽油烟机的可行性。另外,研究了旋转屏蔽射流流量对龙卷抽吸流场的影响,数值计算分析结果表明:当射流流量从0m3/s增加到0.068m3/s时,龙卷中心负压值增加,距抽吸口0.6m的位置负压值从-0.0025Pa增至-2.0356Pa;轴向速度衰减速度变缓,距抽吸口0.6m位置的轴向速度值从0.1m/s增至0.28m/s;切向旋转速度增大。可见,射流流量的增加对龙卷抽吸流场的形成是有利的。     

低雷诺数下附面层组合抽吸方案对压气机特性影响的研究

为了分析附面层抽吸流动控制对低雷诺数下压气机特性的影响,本文采用数值方法模拟了低雷诺数下附面层组合抽吸方案对NASA Rotor 37跨音速压气机性能和稳定性的影响特点及作用机理。通过在该压气机转子叶片吸力面和机匣上分别设计附面层抽吸槽,探讨了组合抽吸方案对低雷诺数下(H=20km)压气机性能和稳定性的影响。结果表明:采用组合抽吸方案后,压气机峰值效率提高约1.3%;压气机最大增压比提高约2.5%;压气机转子的近失速点流量减小约14.6%。进一步分析作用机理发现,组合抽吸槽有效抑制了附面层径向涡向叶顶的运动和聚集,使叶顶附面层分离区减少约70%从而有效改善了压气机的流场特性。     

二元翼型风洞的侧壁干扰与抽气研究

在二元翼型风洞实验段中的侧壁边界层将引起模型展向流动的不均匀性，使预想的二元流动受到三元扭曲，引起实验数据的误差，目前消除或减少侧壁干扰的有效方法之一是采用侧壁抽吸技术。本文就抽吸的有效性，抽吸区域和阻尼材料等问题进行了讨论和分析，并对抽吸技术中的问题提出了一些看法。     

有汇滑行平板基本方程

喷溅是高速滑行艇的主要问题之一。抽吸是克服喷溅的一种方法。本文在滑行面上布置汇来模拟抽吸,建立了有汇滑行面双驻点流动的模型。利用复变函数的方法推导出相应的基本方程组.这一方程组可以解决于不同位置用不同吸量抽吸时,不同航速的滑行面的速度分布、压力分布、合力、攻角和喷溅厚度等的理论计算问题.     

抽吸和压力梯度在层流边界层转捩过程中的作用

用空间模式的二次稳定性理论研究了抽吸和压力梯度对边界层三维亚谐扰动流动稳定性的影响．数值结果表明，固体边界上的抽吸有明显的层流控制作用，逆压梯度则有较强的不稳定作用．     

抽吸和压力梯度在层流边界层转捩过程中的作用

用空间模式的二次稳定性理论研究了抽吸和压力梯度对边界层三维亚谐扰动流动稳定性的影响．数值结果表明，固体边界上的抽吸有明显的层流控制作用，逆压梯度则有较强的不稳定作用．