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相似文献
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1.
斜爆轰发动机流动机理分析   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
为了研究高Mach数超燃冲压发动机和斜爆轰发动机的内流场燃烧流动机理,首先用CJ爆轰理论对超燃冲压发动机的内流场特性进行了理论分析,给出了燃烧室流场的气动规律,理论分析结果与现有实验结果吻合得非常好.其次,根据理论分析结果,提出了高Mach数超燃冲压发动机和斜爆轰发动机的气动设计原则.最后,根据提出的气动设计原则,设计了高Mach数斜爆轰发动机,飞行Mach数为9,对斜激波诱导燃烧机理开展了二维数值模拟研究.数值模拟结果表明,在高Mach数下,斜爆轰发动机燃烧室内可以得到稳定的燃烧流场.   相似文献   

2.
针对高Mach数超燃冲压发动机实验能力空缺问题,基于航天十一院新建的FD-21高能脉冲风洞,进行了Ma=8超燃飞行条件的模拟能力设计与调试,获得了总焓2.9 MJ/kg、总压11.01 MPa实验条件,实现了Ma=8、高度31 km飞行条件的风洞模拟.在此基础上,研发了匹配的氢燃料供应及喷注时序控制系统,设计了超燃冲压发动机模型,开展了超燃冲压发动机模型自由射流应用性风洞实验,获得了氢气燃料与空气、氮气超声速气流耦合流动作用下的实验模型壁面压力数据.在当量比近似一致条件下,空气来流对应的燃烧室壁面压力明显高于氮气来流情况,表明氢气在1 ms有效实验时间内完成了与超声速空气来流的混合、点火与燃烧,获得燃烧释热特性,确认了在FD-21高能脉冲风洞开展高Mach数超燃实验是切实可行的,为后续研究奠定了良好的基础.   相似文献   

3.
超燃冲压发动机的评估评价对高超声速飞行技术的发展有重要影响。采用层次分析法并结合超燃冲压发动机的技术特点,利用各性能指标的无量纲化参数,研究建立了量化评估超燃冲压发动机先进性的方法与模型,并通过实际算例对其可行性和合理性进行了说明。该方法将复杂的超燃冲压发动机先进性量化评估问题简化为定量分析和数值模拟的过程,对超燃冲压发动机的评估方法和发展方向具有重要意义。  相似文献   

4.
JF12激波风洞高Mach数超燃冲压发动机实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
针对高Mach数(Ma ≥ 7)超燃冲压发动机高气动阻力下的燃烧组织问题,提出一种双突扩燃烧室结构方案.使用数值模拟方法考察了射流与双突扩燃烧室组合方式的混合燃烧特性.设计了双突扩超燃冲压发动机模型,在力学研究所JF12长试验时间激波风洞内,开展了Ma=7.0和Ma=9.5的氢燃料点火和燃烧试验对比.在风洞有效试验时间100 ms内,实现了Ma=7.0和Ma=9.5超燃冲压发动机的成功点火与稳定燃烧.在Ma=7.0情况下,进气道采用三维压缩,燃烧室入口设计Mach数Mac=2.5,壁面压力分布实验结果显示燃烧放热靠近燃烧室扩张段上游;在Ma=9.5情况下,进气道采用二维压缩,燃烧室入口设计Mach数Mac=3.5,由于燃烧室流动速度特别高,燃烧放热靠近燃烧室扩张段下游.   相似文献   

5.
超燃冲压发动机的正推力问题和超声速燃烧的稳定性问题是制约超燃冲压发动机发展的两个关键气动物理问题.虽然经过50多年的研究,但是目前国内外对这两个关键问题的机理还没有研究清楚.文章首次将CJ爆轰理论应用于超燃冲压发动机推进性能分析,给出了这两个关键气动问题的理论分析结果.分析结果表明,燃烧室入口空气静温对发动机的推进性能产生重要影响.当爆轰波的爆速大于隔离段内空气来流的速度时,会向隔离段上游传播,导致发动机不起动.飞行Mach数Ma=6~8是超燃发动机的临界不稳定范围,飞行Mach数Ma>9,超声速燃烧将变得稳定.   相似文献   

6.
煤油超燃冲压发动机三维大规模并行数值模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
在我国巨型计算机上,采用1024个CPU对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧流场进行三维大规模并行数值模拟.计算软件采用自主研发的并行软件AHL3D,控制方程采用雷诺平均的N-S方程,无粘项计算采用Steger-Warning矢通量分裂格式,湍流模型采用k-ω双方程模型,煤油分子式采用正癸烷代替.计算给出的发动机壁面压强分布与试验测量结果有较好的一致性.结果表明,凹槽是发动机主要的着火区和火焰稳定区,同时,由于燃料的喷注形成的回流区也起到一定的稳焰作用.计算结果验证了AHL3D程序和采用的理论模型可以用于模拟煤油燃料超燃冲压发动机内部的复杂流动.  相似文献   

7.
隔离段激波串流场特征的试验研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
易仕和  陈植 《物理学报》2015,64(19):199401-199401
高超声速推进技术是国际前沿研究, 其中双模态超燃冲压发动机的发展受到极大关注. 作为超燃冲压发动机的重要部件, 隔离段对发动机的性能和高超声速飞行的实现至关重要, 其中所涉及的流动机理问题也极为复杂. 自从高超声速飞行的概念被提出和论证以来, 相关的理论、试验和仿真研究不断取得进展, 但是对其中的机理问题研究仍有待进一步深入. 本文将从试验研究的角度回顾并综述近年来超燃冲压发动机隔离段的研究进展, 结合精细流动测试技术(Nano-tracer Planar Laser Scattering, NPLS)的发展分析了隔离段流场特征, 包括了激波串流场复杂的三维时空结构特点、湍流特性、非线性迟滞运动、不启动流场特征以及激波前缘检测等. 从风洞设备、隔离段设计、测试技术等方面对隔离段的试验研究进行了分类比较和论述, 对今后隔离段试验研究提出了建议.  相似文献   

8.
为了提高超燃冲压发动机燃烧室的性能,本文提出了燃料喷注支板与烧蚀支板组合的燃烧室新方案,并研究了新方案对超燃冲压发动机燃烧室性能的影响。相比于单燃料喷注支板方式而言,加入烧蚀支板后,虽然燃烧室内的总压恢复系数有所下降,但燃烧室内燃料与空气的混合效率、燃烧效率均有显著提高,燃烧效率的提高弥补了燃烧室内总压损失所带来的机械能损失,使得燃料喷注支板和烧蚀支板组合方式下的燃烧室比冲高于单燃料喷注支板时的比冲。  相似文献   

9.
针对某支板火焰稳定结构数值研究了二维超音速流动和燃烧规律,提出不同燃料供给方案,比较了采用全氢气、全甲烷和不同比例的混合燃气等情况下的燃烧性能.结果表明:单一燃料时,氢气超燃性能很好,但会出现热量雍塞,而甲烷无法燃烧,两种混合燃料方案均在燃烧室内出现了稳定的火焰,但氧气消耗率不理想,基于上述结论给出了一些提高超燃性能的改进措施.  相似文献   

10.
贺宏  李会雄  冯永昌 《计算物理》2012,29(2):234-238
采用耦合的双分布函数格子Boltzmann方法模拟超燃冲压发动机中隔离段的流动.计算结果反映了隔离段内流场的基本结构,表明LBM在隔离段的模拟中是-种具有潜力的数值计算方法.  相似文献   

11.
尾迹区作为横向射流流场的重要结构受到广泛关注,其掺混和燃烧特性对近壁面区域的流场特性有重要影响.文章在对仿真充分验证的基础上,采用Reynolds平均模拟方法对Ma=8飞行条件下高焓横向射流尾迹区中的掺混和燃烧特性进行了数值研究.探究了冷热流场尾迹区中的氢气掺混特性,冷态流场尾迹区中的激波结构对氢气分布产生一定影响,热态流场尾迹区中存在多种氢气掺混路径.V形回流区中的高浓度氢气对燃烧产生了一定的阻碍作用.定量测量了尾迹区中的火焰结构,尾迹区火焰的顶点位置随高度增加向下游线性移动,受射流主流影响,尾迹区火焰的展向宽度在距离壁面一定高度后开始增大.对冷热流场中的主要参数进行了对比,燃烧消耗了氢气使温度升高,但是尾迹区中的流动速度没有明显增加,燃烧放出的热量没有完全转化为流体的动能.   相似文献   

12.
本文提出一个利用分流技术强化超声速横侧射流混合及燃烧的新方法,即通过一个细小通道连通燃料喷口上下游,上游高压流体部分分流到下游,从底部抬高燃料穿透深度.应用修正可压缩性的 k-ε湍流模型,对不同喷射压力下冷态及燃烧流场进行数值模拟.有无采用分流技术的结果对比表明,分流技术能有效增大混合效率和燃烧效率,分流孔位置是一重要影响因素.观察到两类强化混合及燃烧的机制,合理布置分流孔位置可使燃烧效率相对提高 25% 以上.  相似文献   

13.
介绍了可压缩反应流的计算方法,然后计算了超音速射流火焰,对超音速射流火焰中的涡结构进行了分析。认为超音速射流火焰中的涡结构特征,与亚音速射流中有本质差异,且涡结构在燃料与组分的混合中起到了重要作用,进而直接影响火焰结构和燃烧效率。  相似文献   

14.
LES of supersonic combustion in a scramjet engine model   总被引:3,自引:0,他引:3  
In this study, Large Eddy Simulation (LES) has been used to examine supersonic flow and combustion in a model scramjet combustor. The LES model is based on an unstructured finite volume discretization, using total variational diminishing flux reconstruction, of the filtered continuity, momentum, enthalpy, and passive/reactive scalar equations, used to describe the combustion process. The configuration used is similar to the laboratory scramjet at the Institute for Chemical Propulsion of the German Aerospace Center (DLR) and consists of a one-sided divergent channel with a wedge-shaped flameholder at the base of which hydrogen is injected. Here, we investigate supersonic flow with hydrogen injection and supersonic flow with hydrogen injection and combustion. For the purpose of validation, the LES results are compared with experimental data for velocity and temperature at different cross-sections. In addition, qualitative comparisons are also made between predicted and measured shadowgraph images. The LES computations are capable of predicting both the non-reacting and reacting flowfields reasonably well—in particular we notice that the LES model identifies and differentiates between peculiarities of the flowfields found in the experiments.  相似文献   

15.

Abstract  

The cavity has been widely employed as the flame holder to prolong the residence time of fuel in supersonic flows since it improves the combustion efficiency in the scramjet combustor, and also imposes additional drag on the engine. In this paper, the two-dimensional coupled implicit Reynolds Average Navier–Stokes equations, the RNG kε turbulence model and the finite-rate/eddy-dissipation reaction model have been employed to numerically simulate the combustion flow field of an integrated hypersonic vehicle. The effect of cavity location on the combustion flow field of the vehicle has been investigated, and the fuel, namely hydrogen, was injected upstream of the cavity on the walls of the first stage combustor. The obtained results show that the viscous lift force, drag force and pitching moment of the vehicle are nearly unchanged by varying the cavity location over the location range and designs considered in this article, namely the configurations with single cavity, double cavities in tandem and double cavities in parallel. The variation of the fuel injection strategy affects the separation of the boundary layer, and the viscous effect on the drag force of the vehicle is remarkable, but the viscous effects on the lift force and the pitching moment are both small and they can be neglected in the design process of hypersonic vehicles. In addition to varying the location of the cavities, three fuel injection configurations were considered. It was found that one particular case can restrict the inlet unstart for the scramjet engine.  相似文献   

16.
超音速等离子体点火过程的三维数值模拟   总被引:6,自引:0,他引:6       下载免费PDF全文
为了研究等离子体点燃超音速混合气流的过程,设计并验证了超音速燃烧室的三维计算模型,计算出了燃烧室等离子体点火时的流场参数和化学反应规律,分析了等离子体点火对燃烧室内燃烧的影响。计算结果表明:高温等离子体射流的滞止作用通过增加混合气在燃烧室内的停留时间提高了点火效率; 等离子体点火时燃烧区域的压力扩散比较充分,内部为压力相对平衡的低速流动; 高温等离子体射流高速射向混合气流时产生的速度矢量偏移扩大了点火面积,从而使点火效率得到提高; 氢气、空气燃烧的燃烧产物主要是水,燃烧区域局部温度主要受局部放热反应的影响。  相似文献   

17.
CFD analysis of the HyShot II scramjet combustor   总被引:1,自引:0,他引:1  
The development of novel air-breathing engines such as supersonic combustion ramjets (scramjets) depends on the understanding of supersonic mixing, self-ignition and combustion. These aerothermochemical processes occur together in a scramjet engine and are notoriously difficult to understand. In the present study, we aim at analyzing the HyShot II scramjet combustor mounted in the High Enthalpy Shock Tunnel Göttingen (HEG) by using Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) and Large Eddy Simulation (LES) models with detailed and reduced chemistry. To account for the complicated flow in the HEG facility a zonal approach is adopted in which RANS is used to simulate the flow in the HEG nozzle and test-section, providing the necessary inflow boundary conditions for more detailed RANS and LES of the reacting flow in the HyShot combustor. Comparison of predicted wall pressures and heat fluxes with experimental data show good agreement, and in particular does the LES agree well with the experimental data. The LES results are used to elucidate the flow, mixing, self-ignition and subsequent combustion processes in the combustor. The combustor flow can be separated into the mixing zone, in which turbulent mixing from the jet-in-cross flow injectors dominates, the self-ignition zone, in which self-ignition rapidly takes place, and the turbulent combustion zone, located towards the end of the combustor, in which most of the heat release and volumetric expansion takes place. Self-ignition occurs at some distance downstream of the injectors, resulting in a distinct pressure rise further downstream due to the volumetric expansion as observed in the experiments. The jet penetration is about 30% of the combustor height and the combustion efficiency is found to be around 83%.  相似文献   

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