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高马赫数条件燃烧室斜爆轰波起爆过程试验 被引量:1
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作者 张晓源 李进平 +3 位作者 马虎 张仕忠 陈硕 陆星宇 《航空学报》 北大核心 2025年第9期230-240,共11页
斜爆轰技术具有结构简单、燃烧效率高和比冲高等优点,而试验条件的局限性限制了对斜爆轰的深入理解和该技术的进一步发展。基于反向爆轰驱动激波风洞直连试验系统,模拟了飞行高度30 km、马赫数9的来流条件,针对乙烯燃料进行了25°... 斜爆轰技术具有结构简单、燃烧效率高和比冲高等优点,而试验条件的局限性限制了对斜爆轰的深入理解和该技术的进一步发展。基于反向爆轰驱动激波风洞直连试验系统,模拟了飞行高度30 km、马赫数9的来流条件,针对乙烯燃料进行了25°斜劈的斜爆轰波起爆试验。该系统通过激波管产生高温高压空气,经喷管加速后进入燃烧室,待空气流场建立后喷入燃料,与空气混合起爆。对斜爆轰波的结构特征及起爆过程进行观测与分析,在斜劈处形成了清晰的斜爆轰波系结构,准确识别出斜激波、斜爆轰波、横波和三波点等特征。在波后存在高亮度区域,表明了强烈化学反应的发生。斜爆轰波在试验中稳定时间约为6 ms,角度保持在80°±2°范围内,且试验具有良好的重复性。分析表明,试验中获得的斜爆轰波位于极曲线的过驱动强解区域。试验展示了斜爆轰波的起爆过程:燃料喷注前,斜劈前首先形成稳定的斜激波;燃料喷注后,斜激波与分离激波的交汇位置触发混合燃气起爆;起爆后形成的爆轰波面由化学反应支撑,逐渐向前推进,波面长度不断增加,直至达到稳定状态。最终,激波管内反射激波产生的高压破坏了斜爆轰波结构。 展开更多
关键词 斜爆轰 激波 起爆 波系结构 激波风洞
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基于改进DDPG的宽速域几何可调燃烧室压力分布控制 被引量:1
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作者 凌文辉 牟春晖 +2 位作者 聂聆聪 杜宪 孙希明 《航空学报》 北大核心 2025年第12期97-112,共16页
几何可调燃烧室虽然能够满足超燃发动机对动力性能的需求,但其具有多变量、强耦合的特性,不仅难以针对性地开发高性能控制算法,而且成为阻碍超燃发动机领域发展的难点、痛点问题。为缓解控制器设计与机械耦合之间的矛盾,首先,针对传统... 几何可调燃烧室虽然能够满足超燃发动机对动力性能的需求,但其具有多变量、强耦合的特性,不仅难以针对性地开发高性能控制算法,而且成为阻碍超燃发动机领域发展的难点、痛点问题。为缓解控制器设计与机械耦合之间的矛盾,首先,针对传统的几何可调超燃冲压发动机,重新设计了多点燃料注入机械架构,使得几何可调燃烧室获得了更多的可操作自由度,确保了理论上提升超燃发动机性能的能力。同时,在重构的多点燃料注入模式基础上,提出了一种改进的LSTM/DDPG控制方案,用以解决在超声速燃烧情况下的精准压力分布式控制难题,进而充分发挥出超燃发动机在宽速域、长时间飞行下的潜在性能。仿真结果充分验证了提出方案的有效性,即提出的针对多点燃料注入架构的LSTM/DDPG改进控制方案,能够有效地改善/优化几何可调燃烧室在不同工况下的燃烧性能。最后,通过硬件在环(HIL)仿真验证了所提出的控制方法的实用性,在不同扩张比下压力分布均可有效跟随指令控制,实现了宽速域几何可调燃烧室多点压力的高精度控制目标。 展开更多
关键词 几何可调燃烧室 超声速燃烧 硬件在环仿真 深度强化学习 多点压力分布控制
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进气畸变模拟器动态总压畸变指数神经网络预测
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作者 张韬 蔡文祥 +2 位作者 赵伟 陈宝延 张扬军 《航空动力学报》 北大核心 2025年第9期376-383,共8页
对进气道总压畸变模拟器稳态流场进行数值分析,所得总压畸变图谱和稳态周向畸变指数与试验结果符合良好,证明了数学模型及方法的可靠性。以数值分析所获得进气道/发动机气动交界面的流场参数为基础,与试验所得紊流度相结合,基于改进的... 对进气道总压畸变模拟器稳态流场进行数值分析,所得总压畸变图谱和稳态周向畸变指数与试验结果符合良好,证明了数学模型及方法的可靠性。以数值分析所获得进气道/发动机气动交界面的流场参数为基础,与试验所得紊流度相结合,基于改进的紊流关联模型方程,利用反向传播人工神经网络建立了动态畸变指数的预测方法。经过验证,该动态总压畸变指数预测方法的最大误差为4.19%,可用于指导进气总压畸变模拟试验的相关研究。最后,应用所搭建的神经网络紊流度预测模型对扇形板畸变模拟器的动态畸变图谱进行了预测,为其工程应用提供了重要指导。 展开更多
关键词 动态总压畸变 湍流度 反向传播人工神经网路 预测 压力畸变器
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亚声速空气横流中亚/超临界煤油射流特性
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作者 刘桂桂 林宇震 +4 位作者 赵硕 王梅娟 薛鑫 惠鑫 杨钰龙 《航空动力学报》 北大核心 2025年第10期40-52,共13页
对亚/超临界RP-3航空煤油在亚声速空气横流中的射流特性进行了试验研究。在恒定的空气参数与燃油质量流量条件下,采用阴影成像技术对352~750 K燃油喷射温度范围内的横向射流结构进行了可视化观测。结果表明:随着喷射温度的升高,RP-3横... 对亚/超临界RP-3航空煤油在亚声速空气横流中的射流特性进行了试验研究。在恒定的空气参数与燃油质量流量条件下,采用阴影成像技术对352~750 K燃油喷射温度范围内的横向射流结构进行了可视化观测。结果表明:随着喷射温度的升高,RP-3横向射流的破碎/解体机制会由机械破碎逐步转变为未壅塞闪蒸、壅塞闪蒸和超临界机制。在此过程中,射流稠密核心和雾化区横向长度分别缩短超过11倍和52倍喷口直径,稠密核心和雾化区覆盖面积分别缩小超过6 mm^(2)和141 mm^(2)。此外,随着喷射温度的升高,射流穿透深度在机械破碎机制主导下逐渐增大,在未壅塞闪蒸机制下逐渐减小,在壅塞闪蒸和超临界机制下基本保持不变。 展开更多
关键词 亚声速空气横流 超临界航空煤油 阴影成像 射流特性 射流穿透深度
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背压对超临界航空煤油欠膨胀射流特性的影响
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作者 刘桂桂 林宇震 +2 位作者 黎家驹 薛鑫 惠鑫 《航空动力学报》 北大核心 2025年第9期173-181,共9页
对超临界RP-3航空煤油喷入加压准静止空气的射流特性进行了试验研究。在0.15~1.02 MPa的环境压力范围内,采用阴影成像技术记录了二维收缩喷嘴喷出的超临界RP-3射流的近喷嘴区域宏观射流形态。结果表明:超临界RP-3射流经历了与理想气体... 对超临界RP-3航空煤油喷入加压准静止空气的射流特性进行了试验研究。在0.15~1.02 MPa的环境压力范围内,采用阴影成像技术记录了二维收缩喷嘴喷出的超临界RP-3射流的近喷嘴区域宏观射流形态。结果表明:超临界RP-3射流经历了与理想气体类似的欠膨胀射流过程,呈现出明显的桶形激波结构。通过十组分RP-3替代燃料的热力学相图进行的物理解释表明超临界RP-3射流在近喷嘴区域经历了一个或多个等熵膨胀、熵增压缩和等压混合过程。随着环境压力的升高,超临界RP-3射流形态从超高度欠膨胀状态转变成高度欠膨胀状态,射流扩张角、第一波节直径、第一波节马赫盘位置与直径均逐渐降低。 展开更多
关键词 环境压力 超临界航空煤油 欠膨胀射流 近场射流结构 阴影成像
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中热值合成气微混组合火焰燃烧特性实验及数值研究
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作者 刘栗 陈嘉铖 +6 位作者 刘伟 刘健 苏鑫 邱朋华 谷宏斌 张林瑶 邢畅 《推进技术》 北大核心 2025年第6期115-124,共10页
微混燃烧技术是一种具有低污染物排放特性的先进贫预混燃烧技术。本文针对一种自主设计的以合成气为燃料的微混组合燃烧器,在不同工况下开展了燃烧特性研究。利用CFD软件进行数值模拟,在不同的当量比(0.388~0.518)和进口空气流速(36.18~... 微混燃烧技术是一种具有低污染物排放特性的先进贫预混燃烧技术。本文针对一种自主设计的以合成气为燃料的微混组合燃烧器,在不同工况下开展了燃烧特性研究。利用CFD软件进行数值模拟,在不同的当量比(0.388~0.518)和进口空气流速(36.18~108.56 m/s)的工况条件下,获得了微混组合火焰的燃烧特性,分析了流场、温度场随当量比和进口空气流速的变化趋势。此外,将数值模拟得到的特性变化趋势与实验数据进行验证,分析了出口污染物排放规律。研究结果表明:随着当量比提高,燃烧室核心反应高温区(T>1 700 K)面积不断变大,但整体高温区(T>1 420 K)面积几乎不变,同时出口NO排放显著增加。随着进口空气流速的提高,喷嘴间的低速区发展成为回流区,并且回流区轴向长度不断增大,核心反应高温区面积不断减小,但整体高温区面积不断增大,火焰高温区随着进口空气流速的增大而被“拉长”,因此出口NO排放显著减小。 展开更多
关键词 燃气轮机 微混燃烧 微混组合火焰 中热值合成气 燃烧特性 污染物排放
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氢燃烧室边界层回火机制和预测方法综述
7
作者 张晓旭 肖为 +3 位作者 曹俊 李维 周华 任祝寅 《航空学报》 北大核心 2025年第9期33-49,共17页
“双碳”背景下,氢气作为一种零碳清洁燃料,受到了航空业的广泛关注。相比于航空煤油,氢气具有更高的火焰传播速度、更薄的火焰厚度,增大了氢燃烧室发生回火的风险。目前广泛使用的微预混燃烧技术虽然可以有效降低核心流回火风险,但是... “双碳”背景下,氢气作为一种零碳清洁燃料,受到了航空业的广泛关注。相比于航空煤油,氢气具有更高的火焰传播速度、更薄的火焰厚度,增大了氢燃烧室发生回火的风险。目前广泛使用的微预混燃烧技术虽然可以有效降低核心流回火风险,但是边界层回火的风险依然存在。如何在设计阶段准确预测边界层回火,进而在运行阶段规避喷嘴回火风险,是研制氢燃料燃烧室面临的关键技术挑战。针对氢燃烧边界层回火问题,分析了氢燃料分子输运、火焰传播特性对于边界层回火的影响,综述了针对无旋边界层回火和旋流边界层回火的实验测量和数值仿真发现,梳理了近几十年来发展的层流和湍流边界层回火判据,介绍了近期发展的快速边界层回火预测方法,讨论了氢燃料边界层回火研究面临的挑战,展望了氢燃料边界层回火判据与建模的发展趋势。 展开更多
关键词 氢燃烧 边界层回火 差异扩散 回火机制 回火判据
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基于ASOM和IBM方法的双旋流燃烧室模拟
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作者 王方 张敏琦 +2 位作者 王煜栋 韩宇轩 金捷 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第8期2759-2774,共16页
湍流燃烧广泛存在于各种动力装置中,兼顾高精度和高效率的数值模拟一直是重要的发展方向。大涡模拟(LES)结合代数二阶矩湍流燃烧模型(ASOM)可以兼顾计算的高精度和高效率,浸没边界方法 (IBM)能够高保真地处理燃烧室复杂几何结构。本文... 湍流燃烧广泛存在于各种动力装置中,兼顾高精度和高效率的数值模拟一直是重要的发展方向。大涡模拟(LES)结合代数二阶矩湍流燃烧模型(ASOM)可以兼顾计算的高精度和高效率,浸没边界方法 (IBM)能够高保真地处理燃烧室复杂几何结构。本文首先采用Flame D算例检验ASOM模型和算法,然后对比贴体网格和IBM网格对双旋流模型燃烧室(GTMC)的模拟结果。结果显示,ASOM模型对于湍流燃烧问题的模拟精度较高,对于两相湍流燃烧问题也有较好的适用性,此外,LESASOM模型与IBM结合可以大幅缩短计算时间,相较于贴体网格,在应用IBM的情况下计算周期可以缩短6到10倍,且在计算正确性上也有很好的表现。 展开更多
关键词 湍流燃烧模拟 二阶矩模型 大涡模拟 双旋流两相燃烧室 浸没边界方法
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外侧径向膨胀与通道曲率耦合影响下的爆震波传播特性
9
作者 王可 张禛瑞 +2 位作者 曹力文 史浩宁 范玮 《火箭推进》 北大核心 2025年第3期268-279,共12页
为揭示外侧径向膨胀对弯曲通道中爆震波传播特性的影响,采用乙烯和氮氧混合物作为燃料与氧化剂,在不同通道半径(ri=65、45、25 mm)和预混气高度(h=30、20、10 mm)的半封闭弯曲通道中开展了数值模拟,分析了爆震波传播的流场演化过程,阐... 为揭示外侧径向膨胀对弯曲通道中爆震波传播特性的影响,采用乙烯和氮氧混合物作为燃料与氧化剂,在不同通道半径(ri=65、45、25 mm)和预混气高度(h=30、20、10 mm)的半封闭弯曲通道中开展了数值模拟,分析了爆震波传播的流场演化过程,阐明了通道曲率、预混气高度和稀释比对爆震波波系结构、速度亏损及传播模态的影响规律。结果表明,外侧径向膨胀影响下,通道曲率增大,爆震波在内壁面附近的平均速度亏损可达31.97%,沿程速度波动明显。在缺乏外侧壁面约束的条件下,随着预混气高度降低,爆震波强度减弱,靠近内壁面区域易发生局部解耦。稀释比增至0.6时,爆震波难以自持传播,在弯曲通道下游转变为缓燃波。根据爆震波内壁面附近传播速度的沿程变化特征,可将传播模态划分为稳定模态、临界模态、不稳定模态和缓燃模态;爆震波稳定传播的临界内壁面半径为19.12倍平均胞格尺寸,临界预混气高度为10.79倍平均胞格尺寸。 展开更多
关键词 径向膨胀 通道曲率 爆震波 速度损失 传播模态
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凹腔/支板/喷油杆一体化加力燃烧室点火性能实验研究
10
作者 赵兵兵 许欣 +1 位作者 费力 何立明 《推进技术》 北大核心 2025年第8期151-162,共12页
轻质、高效、低阻、隐身是先进航空发动机加力燃烧室的主要发展方向。针对未来高推重比航空发动机加力燃烧室的发展需求,以凹腔/支板/喷油杆一体化加力燃烧室为研究对象,采用实验方法研究了模型一体化加力燃烧室的点火过程,通过改变空... 轻质、高效、低阻、隐身是先进航空发动机加力燃烧室的主要发展方向。针对未来高推重比航空发动机加力燃烧室的发展需求,以凹腔/支板/喷油杆一体化加力燃烧室为研究对象,采用实验方法研究了模型一体化加力燃烧室的点火过程,通过改变空气流量和燃油流量的大小,研究来流速度、余气系数对一体化加力燃烧室点火过程的影响。实验结果表明,一体化加力燃烧室的点火过程可以分为火核形成、火焰传播、稳定燃烧三个阶段。点火过程中,当进口空气流量由0.113 kg/s增大到0.452 kg/s时,点火延迟时间由83ms延长至245ms,点火延迟时间随着进口空气流量的增大明显增长,同时火焰平均光强随着进口空气流量的增大而减小,火核形成时间和火焰发展时间也有不同程度的增长,特别是火核形成阶段,随进口空气流量增大,气流的湍流度明显增强,在剪切层附近难以形成稳定的初始火核。当余气系数由0.87增大到3.58,火焰光强随着余气系数的增大先增大后减小,而点火延迟时间变化较小;在余气系数为0.87时,加力燃烧室处于富油状态,过高的燃油量会使煤油颗粒数量增加,煤油颗粒在高温气流中吸收热量气化蒸发,降低火焰温度;在余气系数为3.58时,加力燃烧室处于贫油状态,能够被卷吸进入支板回流区和凹腔回流区内的煤油量较少,点火区域的油气比很低,同样不利于火核形成和火焰传播。 展开更多
关键词 加力燃烧室 一体化 燃烧性能 点火特性 点火延迟时间
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水蒸气环境中阵列微管氢氧燃烧模型耦合研究
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作者 田亮 冯文斌 +5 位作者 韩啸 甘志超 刘泓芳 蔡骁 王洪信 刘晓佩 《航空动力学报》 北大核心 2025年第10期22-31,共10页
采用激光诊断测量和RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)数值模拟相结合的方式,研究了氢气在水蒸气环境中微混燃烧耦合模型问题。试验测量了燃烧室的冷态流场及热态OH基团组分浓度分布。通过对比试验结果发现,采用realizable k-ε湍... 采用激光诊断测量和RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)数值模拟相结合的方式,研究了氢气在水蒸气环境中微混燃烧耦合模型问题。试验测量了燃烧室的冷态流场及热态OH基团组分浓度分布。通过对比试验结果发现,采用realizable k-ε湍流模型、火焰面生成流形-有限速率(FGM-FR)模型耦合模拟得出的冷态流场误差为12.5%,OH基团组分分布特征与试验测量结果基本一致,能够较精确地模拟水蒸气环境中氢气微预混燃烧。数值仿真结果表明:氧气质量分数变化能够影响预混喷嘴燃烧的火焰长度,火焰的长度随着氧气质量分数的升高呈准线性减小趋势。氧气质量分数的增加使得局部燃烧速度提升,对湍流拉伸作用的抵抗效果提升,火焰稳定性增强,火焰轮廓面积减小。 展开更多
关键词 水蒸气环境 阵列微管 微混燃烧 纯氢燃烧 燃烧特性
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高通流宽工况适应范围超多级压气机设计研究与验证
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作者 黄磊 李璧宇 +4 位作者 罗璇 郝玉扬 邓远灏 张军 楚武利 《推进技术》 北大核心 2025年第3期70-79,共10页
为全面提升高速涡轮发动机的超多级压气机(7级以上)的研制能力,本文对高通流宽工况适应范围超多级压气机开展了技术研究与验证。针对其进口马赫数高、工作转速范围宽等特点,开展了高通流小轮毂比压气机设计以及兼顾地面起飞和高马赫数... 为全面提升高速涡轮发动机的超多级压气机(7级以上)的研制能力,本文对高通流宽工况适应范围超多级压气机开展了技术研究与验证。针对其进口马赫数高、工作转速范围宽等特点,开展了高通流小轮毂比压气机设计以及兼顾地面起飞和高马赫数状态的宽工况适应范围压气机设计等技术研究工作,并在此基础上完成高通流宽工况适应范围超多级压气机的设计仿真和试验验证,全面研究地面起飞和高马赫数两种状态下各级的匹配情况。试验结果表明:地面起飞和高马赫数两种状态下,压气机流量、压比、效率达到设计指标。地面起飞状态1.0相对转速,最高效率0.891,高马赫数状态0.741相对转速,最高效率0.865,各转速稳定裕度均大于24%。各级匹配良好,解决了高负荷超多级压气机匹配难和高通流压气机效率低等问题,为下一代发动机的压气机设计奠定了基础。 展开更多
关键词 超多级压气机 高通流 宽工况适应范围 地面起飞状态 高马赫数状态
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汽油单组分替代燃料爆震燃烧效率数值研究
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作者 黄希桥 周泰源 +1 位作者 刘路平 俞哲一 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第4期765-773,共9页
针对爆震燃烧非稳态过程燃烧效率测量困难的问题,采用异辛烷作为汽油单组分替代燃料,通过构建异辛烷简化机理对气态汽油的起爆过程进行了数值模拟,并基于燃气分析法研究了不同取样条件下的爆震燃烧效率。结果表明,该简化机理模型能够在... 针对爆震燃烧非稳态过程燃烧效率测量困难的问题,采用异辛烷作为汽油单组分替代燃料,通过构建异辛烷简化机理对气态汽油的起爆过程进行了数值模拟,并基于燃气分析法研究了不同取样条件下的爆震燃烧效率。结果表明,该简化机理模型能够在研究范围内与异辛烷的燃烧特性保持良好的吻合度。经过数值研究发现,在爆震燃烧的过程中,爆震波后不同区域内的燃气各组分浓度相差较大,火焰锋面附近燃烧不充分,存在大量中间产物,爆震波经过后可燃物持续燃烧,同时反传波会促进可燃物进一步反应,使燃烧更充分。在当量比为1时取爆震波后所有燃气的平均浓度计算得到的燃烧效率为82.6%。 展开更多
关键词 爆震燃烧 燃烧效率 燃气分析 简化机理 数值模拟
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基于EMD-FFT方法的双旋流燃烧室非定常特性分析
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作者 王方 张敏琦 +2 位作者 周佳伟 王煜栋 金捷 《海军航空大学学报》 2025年第4期507-518,共12页
通过大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)湍流求解方法和概率密度函数输运方程(Transported Probability Density Function,TPDF)湍流燃烧求解方法结合,对煤油燃料双旋流燃烧室(Gas Turbine Model Combustor,GTMC)进行了模拟,并利用经... 通过大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)湍流求解方法和概率密度函数输运方程(Transported Probability Density Function,TPDF)湍流燃烧求解方法结合,对煤油燃料双旋流燃烧室(Gas Turbine Model Combustor,GTMC)进行了模拟,并利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)等方法分析了GTMC的温度和速度非定常特性,获得了脉动主频的空间分布。结果显示:空间坐标为(2 cm,0 cm,3 cm)的特征点的温度主频为47和761 Hz;对本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)进行显著性分析,能量密度最高的IMF的主频即原始数据的主频;温度脉动主要受湍流流动影响;根据瑞利数场,热-压力激发与抑制区域总是交替出现。 展开更多
关键词 非定常特性 大涡模拟 随机场输运概率密度函数方程湍流燃烧模型 经验模态分解 快速傅里叶变换
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离心喷嘴液膜形态与液膜破碎机制试验研究 被引量:2
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作者 方传宇 王少林 +8 位作者 王凯兴 刘舆帅 刘富强 杨金虎 曹程 刘存喜 穆勇 徐纲 朱俊强 《力学学报》 北大核心 2025年第2期388-398,共11页
离心喷嘴由于其具有简单可靠的结构以及优异的雾化性能,被广泛应用于航空发动机燃烧室喷嘴.离心喷嘴的性能一定程度上决定了燃烧室的燃烧稳定性能,燃烧组织性能和排放特性.文章采用高速阴影成像技术和相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对比研... 离心喷嘴由于其具有简单可靠的结构以及优异的雾化性能,被广泛应用于航空发动机燃烧室喷嘴.离心喷嘴的性能一定程度上决定了燃烧室的燃烧稳定性能,燃烧组织性能和排放特性.文章采用高速阴影成像技术和相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对比研究了喷注压力对于离心喷嘴流量系数、喷雾锥角、液膜形态、破碎模式以及粒径分布的影响,系统分析离心喷嘴液膜形态、液膜破碎机制和雾化特性,并使用本征正交分解(POD)方法识别出不同液膜形态下的主要和次要的破碎模式,建立了离心喷嘴液膜形态与雾化特性之间的对应关系,支撑了离心喷嘴雾化性能优化研究.结果发现,随着喷注压力的增大,流量系数和喷雾锥角呈现出先增大后减小的趋势;喷注压力通过改变液膜的液体韦伯数(We)从而改变液膜形态.随着We的增加,液膜的破碎位置逐渐向喷嘴出口处移动,破碎距离逐渐减小,并使得离心喷嘴下游液滴的径向速度增大,大粒径液滴向两侧运动,导致雾锥中心的索太尔平均直径(SMD)迅速下降;离心喷嘴不同的液膜形态包含多种液膜破碎模式,并随着We数增加而演化:随着We数的增加,液膜的主要破碎模式依次为撞击破碎、表面波破碎、穿孔破碎以及湍流破碎,且这4种破碎模式的表面波频率依次增大. 展开更多
关键词 相位多普勒粒子测速仪 高速阴影成像 本征正交分解 液体韦伯数
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一种纯氢微混燃烧器燃烧特性实验研究 被引量:2
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作者 焦慧杰 胡宏斌 +2 位作者 柏乃坚 王博涵 杜娟 《推进技术》 北大核心 2025年第8期163-174,共12页
为满足燃气轮机掺氢/纯氢低污染稳定燃烧需求,基于自主设计的微混燃烧器开展实验,研究不同当量比下,喷嘴间距及喷嘴出口空气射流速度对其纯氢燃烧特性的影响规律。结果表明随着当量比增大,火焰依次呈现抬升火焰、稳焰、局部回火等状态,... 为满足燃气轮机掺氢/纯氢低污染稳定燃烧需求,基于自主设计的微混燃烧器开展实验,研究不同当量比下,喷嘴间距及喷嘴出口空气射流速度对其纯氢燃烧特性的影响规律。结果表明随着当量比增大,火焰依次呈现抬升火焰、稳焰、局部回火等状态,随着射流速度增大,同一火焰状态对应的当量比减小。增大喷嘴间距有利于降低冷态总压损失系数,削弱各小火焰间的耦合关系,强化NO_(x)减排效果。增大射流速度可以缩短空气在高温区的停留时间,抑制NO_(x)生成,但也增强了火焰锋面的重叠度,使火焰温度升高,最终导致NO_(x)排放量升高。热声振荡多发于空气射流速度低于30 m/s、当量比0.5~0.7内,增大射流速度可有效抑制振荡。为揭示上述现象的内在机理,从火焰几何特征角度进行分析,证实NO_(x)排放与由喷嘴结构和运行工况决定的火焰结构间有密切关联。 展开更多
关键词 氢燃料燃气轮机 微混燃烧 喷嘴间距 空气射流速度 NO_(x)排放 火焰结构 热声振荡
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纯氢预混阵列微管燃烧器振荡被动控制研究 被引量:2
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作者 李炳涛 昌运鑫 +7 位作者 谢法 杨梓涛 韩啸 高安雯 杨一然 张泽群 刘婉燚 林宇震 《推进技术》 北大核心 2025年第6期137-147,共11页
使用氢燃料是燃气轮机实现低碳甚至零碳排放的关键技术路线,微混合燃烧技术被认为是防止氢燃气轮机回火和降低NOx排放量最现实可行的方法。纯氢预混管阵列模型燃烧器AC01可实现低排放稳定的燃烧,但在部分工况存在较为严重的燃烧振荡,本... 使用氢燃料是燃气轮机实现低碳甚至零碳排放的关键技术路线,微混合燃烧技术被认为是防止氢燃气轮机回火和降低NOx排放量最现实可行的方法。纯氢预混管阵列模型燃烧器AC01可实现低排放稳定的燃烧,但在部分工况存在较为严重的燃烧振荡,本文针对上述问题开展实验研究。通过调节微管长度、调整长微管数目比例、调整长微管阵列方式等被动控制方法研究纯氢预混管阵列模型燃烧器振荡特性,结果发现采用多孔金属筒作为火焰筒时,基准方案在当量比(φ) 0.55后开始振荡,将25%或50%数量(4根或8根)的微管增长6 mm时,能够实现0.3%压降(微管入口相对于出口大气压的压降,定义为微管入口压力与大气压力之差/大气压力×100%)下φ=0.3~0.8完全抑制振荡,不同排列方式之间振荡特性差别不大。使用无孔金属筒为火焰筒时,燃烧振荡更为剧烈,振幅可达200 Pa以上,频率在1 000 Hz左右。研究表明:微管伸长12 mm,振荡基本被抑制,微管伸长量需要针对振荡频率进行选取。 展开更多
关键词 燃气轮机 阵列微管 纯氢预混 微预混燃烧 振荡特性 被动控制
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微扩散氢燃料喷嘴设计对燃烧振荡特性的影响 被引量:2
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作者 李笑靥 李嘉怡 +3 位作者 昌运鑫 杨一然 韩啸 林宇震 《航空动力学报》 北大核心 2025年第4期224-237,共14页
研究了一种微扩散氢燃料喷嘴,数值仿真模拟了改变空气通道周向间距、氢气喷孔孔径、氢气喷孔位置等设计方案在冷态、热态工况下的流动燃烧特性,并在常温常压(300 K、101 kPa)和加温常压(300~533 K、101 kPa)工况下进行了燃烧性能实验,... 研究了一种微扩散氢燃料喷嘴,数值仿真模拟了改变空气通道周向间距、氢气喷孔孔径、氢气喷孔位置等设计方案在冷态、热态工况下的流动燃烧特性,并在常温常压(300 K、101 kPa)和加温常压(300~533 K、101 kPa)工况下进行了燃烧性能实验,考察了3个参数及冷却孔设计对热声振荡特性的影响,获得了最优方案。研究结果表明:微扩散喷嘴发生热声振荡时会产生角涡回流区,增大空气流量和升高温度能够增强燃空掺混性,抑制燃烧振荡的发生。在533 K、101 kPa的进气条件下,喷嘴最优方案在宽当量比下能够稳定燃烧,振幅不高于12.5 Pa,噪声不大于101 dB,为氢燃料燃烧室设计等工程应用提供参考。 展开更多
关键词 氢气 微混燃烧 燃烧振荡 频谱特征 燃烧噪声
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带凹腔的旋转爆震发动机的工作特性研究 被引量:2
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作者 周剑平 宋飞龙 +3 位作者 吴云 郭善广 康晋辉 陈琪 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第1期114-119,共6页
本文研究了收敛喷管对带凹腔的旋转爆震发动机工作特性的影响。采用互相关算法对爆震波传播模态进行识别,根据自相关的单圈时滞定义爆震波传播稳定性参数。通过燃烧室出口平均静压和马赫数计算燃烧室出口总压,进而得到总压恢复系数。随... 本文研究了收敛喷管对带凹腔的旋转爆震发动机工作特性的影响。采用互相关算法对爆震波传播模态进行识别,根据自相关的单圈时滞定义爆震波传播稳定性参数。通过燃烧室出口平均静压和马赫数计算燃烧室出口总压,进而得到总压恢复系数。随着喷管出口面积的降低,可爆当量比下边界会降低。爆震波传播稳定性受喷管的影响较小。降低喷管出口面积,有利于提高爆震波传播速度和旋转爆震发动机的总压恢复系数。 展开更多
关键词 旋转爆震发动机 收敛喷管 凹腔 总压恢复系数
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航空发动机燃烧室出口CARS移动测温技术 被引量:1
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作者 车庆丰 刘重阳 +3 位作者 齐新华 杨文斌 母金河 陈爽 《航空发动机》 北大核心 2025年第2期158-162,共5页
为满足航空发动机高温升燃烧室出口燃气温度分布测试需求,开展了在工程试验环境下的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)移动测温技术研究。开发了可3维移动的CARS测温系统,在标准温度场装置中检验系统的测温准确性,在发动机燃烧室出口进行截... 为满足航空发动机高温升燃烧室出口燃气温度分布测试需求,开展了在工程试验环境下的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)移动测温技术研究。开发了可3维移动的CARS测温系统,在标准温度场装置中检验系统的测温准确性,在发动机燃烧室出口进行截面内多点移动测温,并将CARS测温数据与热电偶数据进行对比。结果表明:测温系统在高温管式炉及McKenna燃烧器中的测温精度较高,CARS测点的测量平均温度与参考温度相比误差均小于4%。在发动机燃烧室稳定工作过程中,CARS在瞬态测温条件下获取的数值波动较大,能较好地反映燃烧室出口温度场的高动态变化特性。在燃烧室出口压力为1.5MPa、热电偶测量值约为1030K条件下,通过CARS系统连续移动扫描测量,获得了发动机燃烧室出口截面处40mm×40mm范围内“十”字形测点的平均温度数据,其数值与热电偶结果较为接近,验证了CARS测温系统的移动测温能力。 展开更多
关键词 燃气温度 移动测量 相干反斯托克斯拉曼散射 燃烧室出口 航空发动机
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