燃烧室V形槽-凹腔组合稳定器结构参数对点、熄火性能影响试验

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作者 缪雪卉 胡斌 +3 位作者 石强 曾文 张德胜 赵庆军 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期50-56,共7页

为满足空气涡轮火箭(ATR)发动机加力燃烧室高性能燃烧需求,通过高速相机和激光点火试验对ATR发动机加力燃烧室不同V形槽-凹腔组合火焰稳定器结构的点、熄火过程进行探究,并通过点、熄火试验分析了不同速度下V形槽-凹腔组合稳定器点、熄... 为满足空气涡轮火箭(ATR)发动机加力燃烧室高性能燃烧需求,通过高速相机和激光点火试验对ATR发动机加力燃烧室不同V形槽-凹腔组合火焰稳定器结构的点、熄火过程进行探究,并通过点、熄火试验分析了不同速度下V形槽-凹腔组合稳定器点、熄火边界的变化规律。结果表明:在凹腔后壁面附近,通过激光点火形成的初始火核受到湍流涡团以及燃油分布的影响会在凹腔内向上游传播,最终稳定在蒸发管排气口附近并引燃整个燃烧室;在稳定工作状态下,受到V形槽下游流场与凹腔内流场湍流交换的影响,V形槽下游存在稳定燃烧,随着油气比逐渐降低,V形槽下游的燃烧区域减小,在近熄火工况,燃烧区仅存在于凹腔内部;槽宽为30 mm的组合稳定器的点、熄火边界随着来流速度的加快缓慢增大;槽宽为20 mm的组合稳定器的点、熄火边界随着来流速度加快呈现先增大后减小的趋势;15°V形槽后掠角组合稳定器的点熄火边界要略高于0°V形槽的。 展开更多

关键词 V形槽-凹腔组合火焰稳定器 点火传焰过程 熄火过程 点、熄火边界 加力燃烧室 空气涡轮火箭发动机

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蒸发腔结构对V型稳定器流动和火焰发展机理的影响研究

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作者 缪俊杰 李宪开 +2 位作者 尹超 姜凯琳 范育新 《航空动力学报》 北大核心 2025年第4期311-323,共13页

针对一种蒸发腔V型火焰稳定器,研究了Ma=0.15~0.35及320 K来流条件下蒸发腔结构参数对V型稳定器流动和火焰发展机理的影响,揭示了蒸发腔V型稳定器的火焰稳定机理,并总结了进气面积和蒸发孔总面积与进气面积比等蒸发腔结构参数对贫油点... 针对一种蒸发腔V型火焰稳定器,研究了Ma=0.15~0.35及320 K来流条件下蒸发腔结构参数对V型稳定器流动和火焰发展机理的影响,揭示了蒸发腔V型稳定器的火焰稳定机理,并总结了进气面积和蒸发孔总面积与进气面积比等蒸发腔结构参数对贫油点、熄火性能的影响规律。研究结果表明:点火过程中火焰不稳定造成的熄火与富油熄火相似,是高油量下点火瞬变带来的燃油蒸发积累所致。增加蒸发孔总面积与进气面积比虽然能扩大值班回流区、增强火焰稳定性,但会削弱燃油雾化、降低化学反应速率,导致火焰发展减缓、火焰强度降低。而增加进气面积能同时扩大值班回流区并改善燃油雾化效果,加速火焰发展并促使火焰稳定机制向贫油稳焰机制转变,更有利于提高贫油点、熄火性能。 展开更多

关键词 V型稳定器 蒸发腔结构 流动特性 火焰发展机理 点熄火性能

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亚燃冲压发动机中凹腔与V槽火焰稳定器性能对比分析 被引量：9

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作者 李庆 潘余 +1 位作者 谭建国 王振国 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期35-40,共6页

通过亚燃冲压发动机直连式试验和数值计算,对凹腔火焰稳定器及V槽火焰稳定器的点火性能和燃烧性能进行了初步研究.结果表明,凹腔火焰稳定器可以直接用高能火花塞点燃,而V槽火焰稳定器只能用氢气引导火焰点燃;火焰稳定方式与燃料的喷注... 通过亚燃冲压发动机直连式试验和数值计算,对凹腔火焰稳定器及V槽火焰稳定器的点火性能和燃烧性能进行了初步研究.结果表明,凹腔火焰稳定器可以直接用高能火花塞点燃,而V槽火焰稳定器只能用氢气引导火焰点燃;火焰稳定方式与燃料的喷注方式相对应,中心喷注方式适用于V槽火焰稳定器,壁面或者贴近壁面的喷注方式适用于凹腔火焰稳定器.燃烧性能方面,凹腔属于边区组织燃烧方式,V槽火焰稳定器属于中心组织燃烧方式,更有利于已燃气体和未燃气体的混合.凹腔与V槽的燃烧效率较为相近,但V槽火焰稳定器具有较高的总压损失. 展开更多

关键词 冲压发动机 凹腔 V槽 火焰稳定器

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稳定器流动、燃烧实验及冷态大涡模拟研究 被引量：7

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作者 王方 许春晓 +2 位作者 王家骅 范育新 韩启祥 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期502-506,共5页

蒸发式V型稳定器是一种适用于加力式涡扇发动机加力燃烧室的外涵稳定器,本文在冷态实验中测量其流阻,同时在热态实验中测量其工作范围,并用大涡模拟对其冷态流场进行了三维全尺寸非稳态的数值模拟。分析表明,多处的回流区的组织有利于... 蒸发式V型稳定器是一种适用于加力式涡扇发动机加力燃烧室的外涵稳定器,本文在冷态实验中测量其流阻,同时在热态实验中测量其工作范围,并用大涡模拟对其冷态流场进行了三维全尺寸非稳态的数值模拟。分析表明,多处的回流区的组织有利于增加稳定器的稳定工作范围。 展开更多

关键词 航空 航天推进系统 蒸发式V型稳定器 大涡模拟 加力燃烧室

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基于V型槽的空气/煤油燃气发生器火焰稳定方法研究 被引量：5

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作者 康忠涛 李清廉 张新桥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1231-1239,共9页

为实现空气/煤油燃气发生器的可靠点火和稳定燃烧,采用试验与数值仿真相结合的方法对V槽火焰稳定器应用于燃气发生器时阻塞比和安装位置的选取进行了研究。发现不同阻塞比的火焰稳定器安装于燃气发生器不同位置时局部油气比可以是富油... 为实现空气/煤油燃气发生器的可靠点火和稳定燃烧,采用试验与数值仿真相结合的方法对V槽火焰稳定器应用于燃气发生器时阻塞比和安装位置的选取进行了研究。发现不同阻塞比的火焰稳定器安装于燃气发生器不同位置时局部油气比可以是富油或贫油,甚至出现火焰稳定器一侧为贫油,另一侧为富油的状态。从接近当量比侧向贫油侧的热量和质量传递可以使得贫油侧的火焰稳定性能提高。钝体稳定的空气/煤油部分预混火焰存在"熄火-再点火"过程,其熄火频率为30Hz,高于贫油预混火焰的10Hz。阻塞比约0.6的V槽火焰稳定性能较好,获得了空气/煤油燃气发生器采用钝体稳定火焰时稳定器安装的特征长度范围。 展开更多

关键词 空气 煤油燃气发生器 V型槽火焰稳定器 火焰稳定方案 稳焰特性

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某型蒸发式稳定器气动及燃烧特性研究 被引量：5

6

作者 丁兆波 金捷 《火箭推进》 CAS 2013年第3期27-31,共5页

为解决亚燃冲压发动机在高速低温来流条件下的可靠点火、火焰稳定和高效燃烧问题,对某型蒸发式火焰稳定器分别进行了冷态流场和燃烧流场的数值研究,并与常规V型火焰稳定器进行了对比分析。研究结果表明:在给定范围内,蒸发式稳定器随来... 为解决亚燃冲压发动机在高速低温来流条件下的可靠点火、火焰稳定和高效燃烧问题,对某型蒸发式火焰稳定器分别进行了冷态流场和燃烧流场的数值研究,并与常规V型火焰稳定器进行了对比分析。研究结果表明:在给定范围内,蒸发式稳定器随来流速度的增大,总压恢复系数和停留时间明显减小,回流区长度、回流率和燃烧效率变化不大;与相同槽宽的常规V型火焰稳定器相比,回流率明显减小,总压恢复系数、回流区长度和停留时间略有减小。蒸发式稳定器后部形成明显的回流区,且基本上不受外部主流流动的干扰,通过单独控制稳定器局部供油,可以使稳定器在最佳油气比下工作,有利于在高速来流条件下可靠工作。 展开更多

关键词 亚燃冲压发动机 蒸发式稳定器 V型稳定器 气动特性 燃烧特性

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大涡模拟在加力燃烧室冷态流场中的应用 被引量：1

7

作者 颜应文 马力伟 赵坚行 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期723-727,共5页

对带 V型稳定器模型加力燃烧室二维冷态流动进行了大涡模拟。采用了代数和 k方程两种亚网格尺度模型 ,并用 SIMPLE算法和混合差分格式求解离散方程 ,用壁面函数处理固壁边界条件 ,得到了模型加力燃烧室二维瞬态流场的模拟结果。通过对... 对带 V型稳定器模型加力燃烧室二维冷态流动进行了大涡模拟。采用了代数和 k方程两种亚网格尺度模型 ,并用 SIMPLE算法和混合差分格式求解离散方程 ,用壁面函数处理固壁边界条件 ,得到了模型加力燃烧室二维瞬态流场的模拟结果。通过对不同亚网格尺度模型和不同入口速度下的瞬态流场的比较 ,揭示了不同亚网格尺度模型和不同入口速度分布对带 V型稳定器燃烧室二维冷态瞬态流场的影响。 展开更多

关键词 大涡模拟 V型稳定器 瞬态流场 亚网格尺度模型 加力燃烧室

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模型燃烧室内瞬态紊流的大涡模拟 被引量：1

8

作者 颜应文 马力伟 赵坚行 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2006年第1期23-28,共6页

本文采用三种不同亚网格尺度模型对带有V型稳定器的模型燃烧室二维瞬态紊流流动进行了大涡模拟。并在交错网格系下用SIMPLE算法和混合差分格式求解离散方程。数值研究拟不同型式入口速度分布和不同亚网格尺度模型下模型燃烧室二维瞬态... 本文采用三种不同亚网格尺度模型对带有V型稳定器的模型燃烧室二维瞬态紊流流动进行了大涡模拟。并在交错网格系下用SIMPLE算法和混合差分格式求解离散方程。数值研究拟不同型式入口速度分布和不同亚网格尺度模型下模型燃烧室二维瞬态紊流流场。计算结果表明不同入口速度分布和不同亚网格尺度模型对瞬态流场和出口速度分布有一定的影响。本文通过数值模拟,揭示了V型稳定器后旋涡的产生和脱落过程。通过计算结果及实验数据的比较可知,本文采用的亚网格尺度模型可以用来模拟模型燃烧室紊流流场及稳定器后面回流区的流动情况。 展开更多

关键词 V型稳定器 瞬态流场 大涡模拟 亚网格尺度模型

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离心力场下V型火焰稳定器火焰稳定性的研究 被引量：4

9

作者 安帅 林宇震 +1 位作者 张弛 郭新华 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1011-1015,共5页

考察离心力场下V型火焰稳定器的火焰稳定性,通过弯曲管道模拟离心力场下的燃烧条件进行实验,利用数值模拟对冷态流场进行模拟作为辅助分析工具,并且和相同条件下直管内的燃烧特性进行比较.结果表明,由于弯曲管道和离心力场影响了火焰稳... 考察离心力场下V型火焰稳定器的火焰稳定性,通过弯曲管道模拟离心力场下的燃烧条件进行实验,利用数值模拟对冷态流场进行模拟作为辅助分析工具,并且和相同条件下直管内的燃烧特性进行比较.结果表明,由于弯曲管道和离心力场影响了火焰稳定器后的流场导致低速回流区产生畸变,回流量减小,离心力场下V型火焰稳定器火焰稳定性相比常重力场下较差.而贫油熄火极限随着离心力加速度系数G的增大而减小. 展开更多

关键词 离心力 V型火焰稳定器 火焰稳定 贫油熄火

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钝体后预混火焰稳定机理与钝体尺寸间关系的研究 被引量：4

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作者 巩帆 黄勇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1495-1502,共8页

为了进一步理解火焰稳定的详细机理,采用钝体作为火焰稳定机理的研究模型,详细分析了火焰根部流场特性对于火焰稳定的影响。研究了二维通道中不同尺寸V型钝体在不同进口速度下的反应流场,分析了预混煤油火焰根部特性。进口煤油和空气的... 为了进一步理解火焰稳定的详细机理,采用钝体作为火焰稳定机理的研究模型,详细分析了火焰根部流场特性对于火焰稳定的影响。研究了二维通道中不同尺寸V型钝体在不同进口速度下的反应流场,分析了预混煤油火焰根部特性。进口煤油和空气的当量比为Φ=0.6,进口温度300K,环境压力0.1MPa。结果显示在钝体分别为小尺寸、中间尺寸和大尺寸时,钝体后火焰根部特征、回流区特征和火焰根部位置随进口速度变化的规律都各不相同。当D=1mm钝体尺寸较小时,速度从0.4m/s增加到0.48m/s,一个火焰根部向下游移动4.5mm;当D=8mm钝体为中间尺寸时,来流速度从1m/s增加到5m/s,两个火焰根部首先向下游移动7mm,再向上游移动3.7mm;当D=32mm钝体尺寸较大时,来流速度从5m/s增加到25m/s,两个火焰根部均向上游移动2mm。 展开更多

关键词 火焰根部 V型钝体尺寸 贫油预混燃烧

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CO与H_(2)氧化释热对煤油V型钝体稳焰器回流特性的影响

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作者 沈硕 金捷 +2 位作者 蔡江涛 宋绪光 王方 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期252-261,共10页

针对高速、贫氧的加力燃烧室流动特性,应用大涡模拟-输运概率密度函数方法(LES-TPDF)结合三种航空煤油机理,在来流马赫数为0.1的条件下,对一种V型钝体稳焰器进行两相燃烧流场的计算。结果表明,不同化学机理模拟的回流特性差异大,剪切层... 针对高速、贫氧的加力燃烧室流动特性,应用大涡模拟-输运概率密度函数方法(LES-TPDF)结合三种航空煤油机理,在来流马赫数为0.1的条件下,对一种V型钝体稳焰器进行两相燃烧流场的计算。结果表明,不同化学机理模拟的回流特性差异大,剪切层湍动能强度与回流区长度不同。由释热分析发现,钝体燃烧CO或H_(2)氧化强烈,过弱的氧化使剪切层释热率低、掺混弱,因此湍动能小,CO和H_(2)在回流区积累并缓慢反应、延长回流。本文统计不同机理的反应放热量,发现Kundu机理的CO,H_(2)氧化放热之和仅占总过程的25.30%。而反应强的骨架机理与JL4机理放热占比达到50.50%与87.16%,回流吻合实验,适用于当前工况的研究。 展开更多

关键词 V型钝体稳焰器 煤油化学机理 回流流动 释热率 LES-TPDF 两相扩散火焰

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小尺寸钝体稳定预混火焰根部的实验和仿真

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作者 巩帆 黄勇 +2 位作者 王宗伟 常志鹏 刘筑 《火箭推进》 CAS 2021年第3期16-25,共10页

燃烧室内火焰稳定性对于冲压发动机、涡轮机和加力燃烧室至关重要,而火焰稳定机理是燃烧室稳定性设计的重要参考。从火焰传播和稳定机理来看火焰根部是重要影响因素,而传统火焰稳定性的研究着重关注较大尺寸的钝体,对于小尺寸钝体的研... 燃烧室内火焰稳定性对于冲压发动机、涡轮机和加力燃烧室至关重要,而火焰稳定机理是燃烧室稳定性设计的重要参考。从火焰传播和稳定机理来看火焰根部是重要影响因素,而传统火焰稳定性的研究着重关注较大尺寸的钝体,对于小尺寸钝体的研究很少,重在研究小尺寸钝体后火焰稳定特性,研究对象为一个二维贫油甲烷预混火焰。在实验中,钝体尺寸为5 mm,Re数范围是126~315,进口来流速度和当量比分别调节,以观察火焰根部特性随相关参数的变化情况。当进口速度增加,火焰根部向下游移动;当当量比减小,火焰根部同样向下游移动。在仿真中,钝体尺寸为1 mm和2 mm,Re数范围是45~250。结果显示,在1 mm钝体后存在一个火焰根部,并随来流速度增加而向下游移动;在2 mm钝体后存在两个火焰根部,并随来流速度增加向下游移动,并最终合为一个直至发生火焰吹熄。对于小尺寸钝体稳定预混火焰,当火焰临近吹熄发生时,火焰根部均向下游移动,在这个移动过程中火焰根部能有效维持火焰面的传播,直至最终吹熄的发生。通过研究发现的火焰现象可用于支撑未来半经验公式的建立。 展开更多

关键词 火焰稳定 V型钝体 火焰根部 小尺寸 吹熄

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