扰流气对TRIP增益发生器影响的数值分析

 利用数值模拟方法对TRIP型喷管扰流气分别为纯氦气与添加氘气的光腔流场进行了数值模拟。结果显示：扰流气的注入显著增强了气流混合,光腔内静温静压有明显上升,谱线小信号增益系数峰值增大且位置向上游移动,但下游区域下降更迅速,很快出现强吸收区。氘气的加入在主喷管内将产生少量反应,并未对主气流产生明显影响,相对于纯氦气注入情况,谱线小信号增益系数在上游段增长更快,峰值大小基本一致。     

副气流中He流量变化对流场混合状态的影响*

在保持主气流流量和副气流中I2的流量不变的条件下,改变副气流中He的流量,数值模拟氧碘化学激光器拉伐尔喷管内的流场混合特性.结果表明,随着副气流中He的流量的增加,副气流垂直穿透主气流的深度逐渐变大,主、副气流混合状态也逐渐变好,直至氧碘气流混合均匀.     

副气流中He流量变化对流场混合状态的影响

 在保持主气流流量和副气流中I₂的流量不变的条件下,改变副气流中He的流量,数值模拟氧碘化学激光器拉伐尔喷管内的流场混合特性。结果表明,随着副气流中He的流量的增加,副气流垂直穿透主气流的深度逐渐变大,主、副气流混合状态也逐渐变好,直至氧碘气流混合均匀。     

碘喷孔位置的变化对激光性能的影响

 在主、副气流流量不变的情况下,仅改变氧碘化学激光器中碘喷孔的位置,数值模拟了其混合气体流场特性和小信号增益分布等的变化。计算结果表明,碘喷孔在喷管叶片上的位置沿气流方向往下游移动,混合状况变差,光腔中小信号增益降低,输出功率减小,饱和光强沿气流方向的衰减变得平缓。     

VICON程序模拟氧碘化学激光器3维喷管流场的可行性探讨

 用VICON程序对化学氧碘激光器(COIL)喷管冷流场进行了3维模拟，得出的计算区几何较准确地反映了模拟装置的几何变化。主气流方向和副气流方向的分点数反映出了此2维平面内的气动特性，对不同流量的模拟结果对比分析得出穿透过度与穿透不够一样，致使主副气流混合不好。对带化学反应的情况进行了模拟，显现出副气流从喷孔出来后穿进主气流的马蹄形结构的变化过程，这些说明VICON程序可用来模拟研究COIL喷管流场特性。     

碘喷孔位置的变化对激光性能的影响

在主、副气流流量不变的情况下,仅改变氧碘化学激光器中碘喷孔的位置,数值模拟了其混合气体流场特性和小信号增益分布等的变化.计算结果表明,碘喷孔在喷管叶片上的位置沿气流方向往下游移动,混合状况变差,光腔中小信号增益降低,输出功率减小,饱和光强沿气流方向的衰减变得平缓.     

流量大小对混合流场特性等的影响

在主、副气流各组份的流量比不变的情况下,改变输入氧碘化学激光器(COIL)光腔总气流流量,数值模拟给出了COIL拉伐尔喷管主、副气流混合状况和各物理量的分布等,通过对这些结果进行对比分析得出输入COIL光腔总气流流量增加三倍,氧碘气流的混合状况稍稍变差,但Mach数和密度等的分布和变化规律基本不变.     

流量大小对混合流场特性等的影响

 在主、副气流各组份的流量比不变的情况下，改变输入氧碘化学激光器（COIL）光腔总气流流量，数值模拟给出了COIL拉伐尔喷管主、副气流混合状况和各物理量的分布等，通过对这些结果进行对比分析得出：输入COIL光腔总气流流量增加三倍，氧碘气流的混合状况稍稍变差，但Mach数和密度等的分布和变化规律基本不变。     

HYLTE喷管流场混合性能的实验和数值模拟研究

 用激光诱导碘荧光的方法对高超音速低温喷管的混合性能进行了测量，并用CFD软件FLUENT模拟了喷管的流场。两种方法所得的结果吻合得较好，在所给的参数条件下，燃料穿过氧化剂流，后者先被前者压缩，然后稍有膨胀。两股气流充分混合的地方距喷管出口平面10mm左右。实验与模拟的主要差别在于两股气流相遇后，实验结果中气流方向变化不大，而在模拟结果中，气流方向改变为基本上与x轴平行。     

基于多参数耦合的S弯隐身喷管设计方法研究

本文详细介绍了一种基于多参数耦合的变截面S弯隐身喷管设计方法,所设计的喷管可实现对高温涡轮部件的完全遮挡。针对所设计的双S弯喷管,采用CFD技术对喷管流场进行了数值模拟,计算结果表明:双S弯喷管沿程截面Ma数分布存在明显的不均匀性;在喷管的第一弯转弯背风区及第二弯转弯背风区存在局部高速区域;虽然气流在S弯通道内经过了2道转弯,但在喷管内部未见分离现象;双S弯喷管在两个转弯处附近存在明显的总压损失。     

Experimental characterization of RDE combustor flowfield using linear channel

An experimental study was conducted to characterize fundamental behavior of detonation waves propagating across an array of reactant jets inside a narrow channel, which simulated an unwrapped rotating detonation engine (RDE) configuration. Several key flow features in an ethylene-oxygen combustor were explored by sending detonation waves across reactant jets entering into cold bounding gas as well as hot combustion products. In this setup, ethylene and oxygen were injected separately into each recessed injector tube, while a total of 15 injectors were used to establish a partially premixed reactant jet array. The results revealed various details of transient flowfield, including a complex detonation wave front leading a curved oblique shock wave, the unsteady production of transverse waves at the edge of the reactant jets, and the onset of suppressed reactant jets re-entering the combustor following a detonation wave passage. The visualization images showed a complex, multidimensional, and highly irregular detonation wave front. It appeared non-uniform mixing of reactant jets lead to dynamic transverse wave structure. The refreshed reactant jets evolving in the wake of the detonation wave were severely distorted, indicating the effect of dynamic flowfield and rapid pressure change. The results suggest that the mixing between the fuel and oxidizer, as well as the mixing between the fresh reactants and the background products, should affect the stability of the RDE combustor processes.     

Near-field flow and flame dynamics of LOX/methane shear-coaxial injector under supercritical conditions

The mixing and combustion of liquid oxygen (LOX) and gaseous methane of a shear coaxial injector operating under supercritical pressures have been numerically investigated. The near-field flow and flame dynamics are examined in depth, with emphasis placed on the flame-stabilization mechanisms. The model accommodates the full conservation laws and real-fluid thermodynamics and transport phenomena over the entire range of fluid states of concern. The injector flowfield is characterized by the evolution of the three mixing layers originating from the trailing edges of the two concentric tubes of the injector. As a consequence of the strong inertia of the oxygen stream and light density of methane, a diffusion-dominated flame is anchored in the wake of the LOX post and propagates downstream along the boundary of the oxygen stream. The large-scale vortices shedding from the outer rim of the LOX postengulf methane into the wake recirculation region to react with gasified oxygen. The frequencies of vortex shedding match closely those of the flow over a rear-facing step, mainly due to the large density disparity between LOX and gaseous methane. The effects of the momentum-flux ratio of the two streams are also examined. A higher-momentum methane stream enhances mixing and shortens the potential cores of both the LOX and methane jets.     

SDBD等离子体增强双股矩形射流掺混性能实验研究

为提高姿轨控液体火箭发动机同轴式喷注器掺混性能,设计了简化的双股矩形射流发生器,开展了等离子体控制射流实验,获得了射流流场结构与速度分布,结果表明与单股射流类似,双股矩形射流同样具有很好的相似性,随着射流速度差的增大,相似性进一步增强,混合点逐渐靠近射流发生器出口,混合角和混合率增大,而涡量最大值减小;等离子体对射流相似性的影响较弱,主要增大了发生器出口附近的速度,缩短了射流核心区长度,增大了射流宽度和混合角,使得混合点位置移向发生器出口,扩大了高涡量值区域范围,不过3种实验工况下射流涡量和的正、负值均比较接近,混合率也非常接近,并且随着射流速度差的增大,等离子体控制效果降低;总的来说,等离子体激励器应安装在低速射流中,增大混合角比控制混合点位置对提高混合率更有效.      

权重函数对关联方程估计超声速混合层波前方差精度的影响

气动光学的研究中,关联方程(linking equation)是关联湍流力学量与光学量的一个重要的方程.但是,基于模型简化的关联方程在亚声速低速流场的应用中通常忽略权重函数对波前方差估计精度的影响.本文在纳米粒子示踪平面激光散射技术获得超声速混合层流场密度数据的基础上,应用关联方程计算超声速混合层的流向波前方差,并进行误差分析.结果表明:基于关联方程估计的流向波前方差与直接对密度场的积分计算结果具有较好的一致性;在适当地定义相干长度、密度脉动协方差高斯模型近似的基础上,分析了权重函数对关联方程计算精度的影响,指出了权重函数对关联方程在超声速流场密度高度相关区域中应用的必要性.研究的开展对于拓展关联方程在高速流场中的应用具有一定指导意义.     

高超声速低温喷管副喷管参数化设计

 通过对DF化学激光器高超声速低温(HYLTE)喷管副喷管流动与几何参数进行制约关系和敏感性分析，确定了能够对副喷管进行参数化设计的4个基本几何控制参数和2个调节参数，初步建立了HYLTE喷管副喷管的参数化设计方法。引入了相对未混合度作为衡量喷管混合效果的性能参数，建立了较完备的3维反应流数值模拟计算程序。结果表明：该方法选择的基本参数能够敏感地反映HYLTE喷管副喷管的尺寸特征和关键性能。     

用FLUENT软件计算化学氧碘激光流场

用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT,数值研究化学氧碘激光喷管形线,碘喷孔位置, 副流入口压力, O2(1Δ)初始产额,水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响;并对大连化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟,计算结果显示平均小信号增益系数与实验测试的摩尔功率趋势一致。     

自耦合射流强化掺混的数值研究

针对同向两股气流掺混的某一特定物理模型,对自耦合射流作用下的气流掺混过程进行了数值模拟研究.与未施加自耦合射流激励的掺混过程相比,自耦合射流周期性的吹/吸诱导流场内产生复杂的大尺度涡系结构,使得同向两股气流形成对流型混合,有效缩减了主流核心区长度;相对于在燃烧室单侧放置激励器的方式,双侧自耦合射流激励时温度均匀分布线较...     

高马赫数高压力的氧碘化学激光器阵列喷管的数值模拟

 采用计算流体力学方法,研究了以氮气为载气的新型高总压氧碘化学激光器(COIL)阵列喷管。模拟结果表明:采用高马赫数的氮气流引射低马赫数的氧气流,可以提高光腔出口的驻点压力;高超声速的氮气与声速的氧气混合较慢,在喷管出口安装翼片有利于增强气流混合;喷管出口安装大翼片,翼片诱导的横向涡可以到达氮喷管的中心,光腔内混合比较充分。通过采用10组分21反应的化学反应模型,模拟了阵列喷管内多组分气体的混合和化学反应过程。模拟结果表明：光腔内生成了激发态碘原子和基态碘原子,光腔中获得了正增益,而且光腔出口的总压也由2.6 kPa提升至28.9 kPa。