超燃冲压发动机中不同燃烧模态下乙烯燃烧释热的敏感因素

1

作者 李凡 刘铭江 +3 位作者 孙明波 赵国焱 马光伟 赵晨翔 《航空学报》 北大核心 2025年第4期94-106,共13页

在马赫数2.52、总压1.34 MPa和总温1650 K的超声速来流条件下,对超燃冲压发动机燃烧室中乙烯燃烧释热的敏感因素开展实验研究。系统分析和对比了发动机中隔离段长度、喷注距离、凹腔深度、喉部大小等关键构型参数对乙烯燃烧释热的影响,... 在马赫数2.52、总压1.34 MPa和总温1650 K的超声速来流条件下,对超燃冲压发动机燃烧室中乙烯燃烧释热的敏感因素开展实验研究。系统分析和对比了发动机中隔离段长度、喷注距离、凹腔深度、喉部大小等关键构型参数对乙烯燃烧释热的影响,结果表明乙烯燃烧释热对构型参数的敏感度与燃烧模态紧密相关。当燃烧处于纯超燃模态时,燃烧释热对构型参数的变化不敏感,而当燃烧处于双模态超燃(超燃模态)时则相反,之后随着当量比增加,燃烧逐渐过渡为双模态亚燃(亚燃模态)时,燃烧释热对构型参数变化的敏感度逐渐下降。总的来说,不同构型参数对燃烧释热的影响程度从高到低依次是喉部大小>隔离段长度>喷注距离>凹腔深度。 展开更多

关键词 超燃冲压发动机 凹腔 超声速流动 燃烧释热 燃烧模态

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超燃冲压发动机射流混合增强技术研究进展 被引量：9

2

作者 徐壮壮 吴继平 +2 位作者 黄伟 王建宏 颜力 《战术导弹技术》 北大核心 2021年第4期83-102,共20页

燃料的射流混合以及高效燃烧是超燃冲压发动机研究中的重要内容,若干混合增强方式被用于促进燃烧室的混合过程。为了获得对混合增强方式的深入了解,从混合方式的应用广泛性以及未来发展出发,对典型的横向脉冲射流、凹腔辅助混合增强以... 燃料的射流混合以及高效燃烧是超燃冲压发动机研究中的重要内容,若干混合增强方式被用于促进燃烧室的混合过程。为了获得对混合增强方式的深入了解,从混合方式的应用广泛性以及未来发展出发,对典型的横向脉冲射流、凹腔辅助混合增强以及入射斜激波混合增强等方法的国内外现状进行了综述,最后总结了各种方式的特点及混合效果,并对混合增强技术的未来发展提出了展望。 展开更多

关键词 超声速流动 混合增强 脉冲射流 凹腔 入射激波

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超燃冲压发动机燃料混合增强技术研究进展 被引量：5

3

作者 唐浩然 沈赤兵 +2 位作者 杜兆波 韩毅 刘苗娥 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2023年第1期80-94,共15页

随着超燃冲压发动机技术的发展,发动机燃烧室内燃料的高效混合与燃烧技术成为了研究热点。由于在高马赫数飞行条件下,燃料在燃烧室内驻留时间极短,而混合过程对燃料和来流的热释放具有重要影响,因此需要一种具有高混合效率的燃料喷注方... 随着超燃冲压发动机技术的发展,发动机燃烧室内燃料的高效混合与燃烧技术成为了研究热点。由于在高马赫数飞行条件下,燃料在燃烧室内驻留时间极短,而混合过程对燃料和来流的热释放具有重要影响,因此需要一种具有高混合效率的燃料喷注方案,国内外学者对此提出了多种混合增强技术。本文对壁面横向射流、凹腔、激波/剪切层干扰以及波形壁混合增强方法的研究进展进行了综述,梳理总结了各类方法的混合增强机理与主要特点,并提出对混合增强技术未来研究方向的展望。 展开更多

关键词 超燃冲压发动机 混合增强 横向射流 凹腔 入射激波 波形壁

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液氧甲烷变推力发动机螺旋槽再生冷却传热特性研究 被引量：2

4

作者 孙郡 李清廉 +2 位作者 成鹏 宋杰 刘新林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期124-133,共10页

为探究宽工况范围下螺旋槽再生冷却的传热特性,基于微小通道内低温工质的相变传热模型,采用一维传热计算方法,对5 kN级液氧甲烷变推力发动机开展了螺旋槽再生冷却传热特性研究。结果表明:本文所采用的传热计算模型可用于传热预估,与试... 为探究宽工况范围下螺旋槽再生冷却的传热特性,基于微小通道内低温工质的相变传热模型,采用一维传热计算方法,对5 kN级液氧甲烷变推力发动机开展了螺旋槽再生冷却传热特性研究。结果表明:本文所采用的传热计算模型可用于传热预估,与试验结果相比,冷却剂温升误差为4.3%,压降误差为1.1%,喉部处外壁温误差为-11%,在工程计算可接受范围内;相比于直槽,螺旋槽再生冷却能有效降低燃气侧壁温,同时,在宽范围变推力条件下,实际功率水平越低,冷却剂温升、压降越小,喉部燃气侧壁温越低,但“传热恶化区”内的壁温最大值反而越高,当发动机推力由额定工况的75%调整至20%时,燃气侧壁温的最大值由1 351 K增大至1 399 K;综合考虑壁面温度及冷却剂的压力损失,本文对冷却通道开展优化设计,对比四种冷却通道方案的传热性能,其中,方案4为最优方案,20%额定功率水平工况时,冷却剂温升为491 K,压降为0.34 MPa,燃气侧壁温最大值也仅为1 297 K,较初始设计方案降低了102 K,远低于材料的极限温度。 展开更多

关键词 液氧甲烷发动机 变推力 再生冷却 螺旋槽 传热特性

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凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能影响研究 被引量：9

5

作者 杨鹏年 夏智勋 +5 位作者 陈斌斌 马立坤 冯运超 段一凡 李潮隆 赵李北 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期101-113,共13页

为提高固体超燃冲压发动机燃烧性能,获得凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能影响规律,开展了地面直连试验和数值模拟研究。利用数值模拟分析了凹腔位置和数量对燃烧室流动与富燃燃气掺混燃烧作用效果。研究表明:(1)马赫数沿燃烧室流向均... 为提高固体超燃冲压发动机燃烧性能,获得凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能影响规律,开展了地面直连试验和数值模拟研究。利用数值模拟分析了凹腔位置和数量对燃烧室流动与富燃燃气掺混燃烧作用效果。研究表明:(1)马赫数沿燃烧室流向均呈现下降-波动-上升的变化特点,相比于无/单凹腔构型中的近壁面燃烧,双凹腔构型实现流道中心燃烧。(2)富燃燃气中可燃气体与凝相颗粒因穿透深度不同导致两者分区燃烧,气相燃烧速度和燃烧效率均远高于凝相颗粒,不同质量的颗粒运动轨迹存在差异,但该差异随颗粒燃烧而逐渐减小。(3)凹腔通过产生低速区促进富燃燃气掺混燃烧,促进效果取决于凹腔与燃气喷口间的距离。(4)凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能具有明显影响,发动机无凹腔时燃烧效率仅0.48,总压损失达0.67,采用双凹腔时燃烧效率达0.98,总压损失为0.58。综上所述,采用双凹腔构型的燃烧室更有利于提高固体超燃冲压发动机燃烧性能。 展开更多

关键词 固体超燃冲压发动机 凹腔 燃烧性能 直连试验 颗粒燃烧 数值模拟

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电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机动力学建模与仿真分析: Part Ⅰ-单点工况分析 被引量：7

6

作者 崔朋 宋杰 +3 位作者 李清廉 陈兰伟 梁涛 孙郡 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期248-262,共15页

为了解决电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机系统响应特性不明晰的问题,综合考虑了电池、电机及冷却通道的影响,建立了电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机仿真平台,深入研究了不同工况下系统响应特性以及系统性能参数随推力水平的变... 为了解决电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机系统响应特性不明晰的问题,综合考虑了电池、电机及冷却通道的影响,建立了电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机仿真平台,深入研究了不同工况下系统响应特性以及系统性能参数随推力水平的变化规律。研究结果表明:系统性能参数响应存在短板效应,尽管电动泵响应速度快,而冷却通道参数响应速度慢,导致系统性能参数响应时间是电动泵转速响应时间的10倍以上;此外,低推力工况时,适当降低混合比,能够保证冷却通道出口亚临界情况下的顺利调节。因此,为了提高系统响应特性,在满足冷却压降要求时,应尽可能提高冷却通道内冷却剂流速。 展开更多

关键词 液氧煤油 电动泵 变推力 液体火箭发动机 系统动力学 建模与仿真 冷却通道

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燃油分配对引射模态下RBCC发动机的性能影响 被引量：1

7

作者 董泽宇 李大鹏 +1 位作者 王振国 杨瑞 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期730-737,共8页

针对RBCC燃油供应系统设计和能量综合利用的问题,采用分析法,研究了不同引射火箭/补燃室燃油分配比例对引射模态下各部件燃油消耗及发动机总体性能的影响。结果表明:补燃室内无二级燃油喷注时,发动机可获得最大推力、比冲和燃油利用率... 针对RBCC燃油供应系统设计和能量综合利用的问题,采用分析法,研究了不同引射火箭/补燃室燃油分配比例对引射模态下各部件燃油消耗及发动机总体性能的影响。结果表明:补燃室内无二级燃油喷注时,发动机可获得最大推力、比冲和燃油利用率,但此时引射火箭内燃烧过程的不可逆性变大,损失增加,从能量优化利用的角度考虑,为降低发动机中不可逆过程造成的能量损失,建议RBCC在引射火箭燃油分配比例为0.6～0.8的条件下工作;随着引射火箭燃油分配比例的增加,发动机推进效率的增长趋势并不明显,从RBCC优化设计的角度考虑,可适当降低一级引射火箭燃油分配比例,缩小引射火箭结构尺寸,减小内流道气体流动阻力,避免引射壅塞现象的产生,有利于扩宽发动机飞行速域,提高RBCC工作模态综合性能。 展开更多

关键词 RBCC 燃油分配 引射模态 炯分析法 性能影响

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基于AMESim的姿控发动机压力振荡传递特性研究 被引量：4

8

作者 杨林涛 沈赤兵 《火箭推进》 CAS 2019年第3期26-32,共7页

扰动压力在发动机液路中传递时,会引发燃烧室和供应管路耦合振荡,进而导致系统失稳。基于AMESim软件建立姿控发动机仿真模型,在供应管路和燃烧室两种压力扰动输入条件下,通过计算液路压力扰动率,分析了中频不稳定压力振荡传递特性。结... 扰动压力在发动机液路中传递时,会引发燃烧室和供应管路耦合振荡,进而导致系统失稳。基于AMESim软件建立姿控发动机仿真模型,在供应管路和燃烧室两种压力扰动输入条件下,通过计算液路压力扰动率,分析了中频不稳定压力振荡传递特性。结果表明:供应管路压力扰动向下游传递时呈线性增长,燃烧室压力扰动向上游传递时迅速衰减。受激振荡压力幅值随振荡频率的增加先增大后减小,并存在谐振峰值。燃料管路对供应压力扰动敏感性较高,而氧化剂管路则对燃烧室压力扰动敏感性较高。扰动压力在谐振频率附近影响较大,系统受激振荡剧烈,而受到其他频率影响较小。 展开更多

关键词 姿控发动机 压力振荡 传递特性 AMESIM仿真

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基于正交试验设计的姿控发动机起动特性 被引量：3

9

作者 杨林涛 沈赤兵 《火箭推进》 CAS 2019年第5期38-44,共7页

基于AMESim模块化仿真软件,建立了姿控发动机仿真模型,采用正交试验设计方法,分析了推进剂黏度、集液腔容积、燃烧时滞、喷注压降和阀门间隔时间等因素对姿控发动机起动响应特性的影响。结果表明:起动响应特性指标主要影响因素为燃烧时... 基于AMESim模块化仿真软件,建立了姿控发动机仿真模型,采用正交试验设计方法,分析了推进剂黏度、集液腔容积、燃烧时滞、喷注压降和阀门间隔时间等因素对姿控发动机起动响应特性的影响。结果表明:起动响应特性指标主要影响因素为燃烧时滞、喷注压降和阀门间隔时间,且对阀门间隔时间敏感性最高。室压超调量对推进剂黏性敏感性最低,响应时间对喷注压降敏感性最低。燃烧时滞越大,喷注压降越小,阀门间隔时间越大,发动机响应性能越差。优化喷嘴雾化性能以缩短燃烧时滞,适当提高喷注压降都有助于缩短姿控发动机响应时间。阀门作动时间则尽量保持一致,以缩短起动响应时间。 展开更多

关键词 姿控发动机 正交试验设计方法 起动过程 响应特性 AMESIM仿真

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数值模拟气液针栓式火箭发动机喷雾燃烧对声学激励的响应 被引量：3

10

作者 金烜 沈赤兵 +1 位作者 林森 杨林涛 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期36-45,共10页

为研究气液针栓式火箭发动机的声学振荡特性并为其优化设计提供指导,加工了具有矩形燃烧室的LOX/GCH_(4)针栓式发动机,采用Euler-Lagrange方法仿真横向速度扰动产生的声学响应,以期在热试前了解声学激励频率对非稳态喷雾燃烧过程的影响... 为研究气液针栓式火箭发动机的声学振荡特性并为其优化设计提供指导,加工了具有矩形燃烧室的LOX/GCH_(4)针栓式发动机,采用Euler-Lagrange方法仿真横向速度扰动产生的声学响应,以期在热试前了解声学激励频率对非稳态喷雾燃烧过程的影响。仿真结果表明,采用的横向速度扰动能在燃烧室内产生同频率的一阶横向声学振荡响应。喷雾燃烧对声学激励的响应强弱受扰动频率与燃烧室一阶横向振荡模态固有频率的相对大小影响较大。当扰动频率与该固有频率相等时,压力和燃烧释热随速度扰动出现同相振荡,压力振荡幅值显著增高导致燃烧室前半段的喷雾和火焰同步摆动;同时,燃烧室内存在扩散燃烧变为预混燃烧的趋势,甲烷在更短的距离内燃烧完全且燃烧室温度趋于均匀。 展开更多

关键词 LOX/GCH_(4)针栓式火箭发动机 横向速度扰动 声学响应特性 数值模拟

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电动膨胀循环液氧甲烷变推力发动机动态特性研究 被引量：2

11

作者 梁涛 崔朋 +2 位作者 李清廉 宋杰 陈兰伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期25-38,共14页

电动泵压式液体火箭发动机受到了广泛的关注,然而电池有限的输出功率和过于沉重的质量成为限制电动泵压式发动机发展的重要因素。为此,提出了一种电机驱动燃料泵和涡轮驱动氧泵的电动膨胀循环变推力液体火箭发动机方案,并着重研究了该... 电动泵压式液体火箭发动机受到了广泛的关注,然而电池有限的输出功率和过于沉重的质量成为限制电动泵压式发动机发展的重要因素。为此,提出了一种电机驱动燃料泵和涡轮驱动氧泵的电动膨胀循环变推力液体火箭发动机方案,并着重研究了该型发动机的动态响应特性。首先给出了20kN级电动膨胀循环发动机的技术指标和部组件参数,基于AMESim平台建立了全系统动力学模型,验证了方案的可行性和部组件动力学模型的准确性,并深入研究了启动工况和调节工况的动态响应特性。结果表明,针对启动过程而言,涡轮泵调整时间较电动泵长,这降低了系统响应速度,但工况越高,系统响应速度越快;高工况启动时,甲烷在冷却通道内的剧烈相变和跨临界状态的不连续物性相互耦合易引发系统振荡;就调节过程而言,推力调节时普遍存在超调或凹坑现象,且系统在两相同工况之间调节时,正调响应速度快于负调,这也导致阶跃幅值相等条件下的系统调整时间随目标工况升高而缩短。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 电动膨胀循环 推力调节 动态响应 动力学模型

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平面激光诱导荧光技术在超声速燃烧火焰结构可视化中的应用 被引量：7

12

作者 吴戈 李韵 +3 位作者 万明罡 朱家健 杨揖心 孙明波 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期70-77,共8页

平面激光诱导荧光(PLIF)技术能够高时空分辨成像火焰结构并用于研究超声速燃烧机理。利用OH-PLIF与CH-PLIF技术研究了超声速燃烧的火焰结构。其中,利用OH-PLIF技术对燃烧室中3个展向截面与2个流向截面的凹腔稳定火焰反应区结构进行成像... 平面激光诱导荧光(PLIF)技术能够高时空分辨成像火焰结构并用于研究超声速燃烧机理。利用OH-PLIF与CH-PLIF技术研究了超声速燃烧的火焰结构。其中,利用OH-PLIF技术对燃烧室中3个展向截面与2个流向截面的凹腔稳定火焰反应区结构进行成像,利用CH-PLIF技术观测凹腔火焰放热区结构。实验结果表明:全局当量比较低时燃烧主要发生在凹腔中,OH沿中轴线对称分布;高当量比时火焰位置更高,OH主要沿燃烧室两侧壁面分布;CH所存在的超声速燃烧放热区呈现高度褶皱和破碎结构,放热区分布在比反应区更窄的区域。 展开更多

关键词 平面激光诱导荧光 超声速燃烧 火焰结构 湍流火焰

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基于斜坡和波纹壁的超声速混合增强技术研究进展

13

作者 王若榕 郭振云 黄伟 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2023年第4期106-114,共9页

随着超燃冲压发动机技术的飞速发展,对在燃烧室内驻留时间极短的燃料射流与超声速空气来流的充分掺混与高效燃烧的要求越来越高,为解决上述问题,需要研究出一套稳定、高效的喷注方案,因此,超声速燃料的混合增强策略逐渐成为国内外航空... 随着超燃冲压发动机技术的飞速发展,对在燃烧室内驻留时间极短的燃料射流与超声速空气来流的充分掺混与高效燃烧的要求越来越高,为解决上述问题,需要研究出一套稳定、高效的喷注方案,因此,超声速燃料的混合增强策略逐渐成为国内外航空航天学者的研究热点。混合增强方法按照机理分为被动混合增强和主动混合增强。本文主要针对被动混合增强方法中的斜坡和波纹壁激波发生器,分别梳理总结了其促进混合增强的原理和特点,并对斜坡和波纹壁组合混合增强技术的研究进展进行了概述,最后对各种混合增强方式的未来发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 超燃冲压发动机 混合增强 激波 斜坡喷注器 波纹壁

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等离子体合成射流对超声速混合层的混合增强 被引量：8

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作者 王鹏 沈赤兵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第17期165-175,共11页

采用实验加仿真方法研究了等离子体合成射流对超声速混合层的影响.使用基于纳米粒子的平面激光散射技术(nanoparticle-based planar laser scattering,NPLS)、粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)以及纹影手段获取了单次... 采用实验加仿真方法研究了等离子体合成射流对超声速混合层的影响.使用基于纳米粒子的平面激光散射技术(nanoparticle-based planar laser scattering,NPLS)、粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)以及纹影手段获取了单次脉冲对混合层的影响.采用二维数值仿真对布置在不同位置的高频激励器的混合效果以及激励器的性能进行了研究.通过对比有扰动和无扰动的NPLS、PIV以及纹影实验结果,发现等离子体合成射流对超声速混合层有明显的扰动,射流喷出时会产生较强的斜激波.对数值仿真结果的分析表明,等离子体合成射流可以有效地增强混合层的厚度.对比激励器布置在不同位置工况下的混合层厚度,可以看出在激励器隔板末端对混合层的扰动效果最好,混合层对在隔板末端的激励器扰动响应也是最快的.对等离子体合成射流激励器的性能分析表明,在隔板末端的激励器输出的能量最多.通过分析等离子体合成射流的作用过程,可以看出激励器在隔板上下表面布置的作用形式是通过作用来流进而影响混合层,在隔板尾端布置的等离子体合成射流激励器直接作用在混合层上,实现混合增强. 展开更多

关键词 混合增强 等离子体合成射流 流动控制 超声速混合层

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针栓喷注器径向孔形状对喷雾特性影响实验研究 被引量：2

15

作者 陈慧源 李清廉 +1 位作者 成鹏 张彬 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期201-207,共7页

径向孔型针栓喷注器是目前所用的针栓喷注器中广泛应用的构型,径向孔的构型直接影响其喷雾特性,包括空间分布特性和雾化性能。在保持总流通面积和阻塞比(BF)一致的前提下,设计加工了4种结构的径向孔型液液针栓喷注器,并通过冷试试验具... 径向孔型针栓喷注器是目前所用的针栓喷注器中广泛应用的构型,径向孔的构型直接影响其喷雾特性,包括空间分布特性和雾化性能。在保持总流通面积和阻塞比(BF)一致的前提下,设计加工了4种结构的径向孔型液液针栓喷注器,并通过冷试试验具体研究了径向孔的几何形状及高宽比对喷雾形态、喷雾锥角、喷雾浓度分布特性和雾化性能的影响。采用背景光成像方法观测喷雾的基本形态并计算喷雾锥角,通过相位多普勒技术(PDA)测量喷雾场的分布特性并分析SMD的分布规律。结果表明,圆孔喷注器相比于矩形孔喷注器具有更大的喷雾径向分布范围,且矩形孔的高宽比越高,喷雾锥角越小,喷孔形状对喷雾锥角的影响与射流和液膜的局部相互作用有关。喷孔形状同样影响到喷雾浓度的分布特性。随着高宽比的增加,喷孔数目增多,相邻喷雾单元间的相互作用增强,喷雾上游空心区范围逐渐缩小直至消失。从雾化性能来看,喷孔几何形状的变化对雾化SMD影响较小,但高宽比的增加使喷雾场中SMD的分布更加均匀,有利于雾化性能的提高。 展开更多

关键词 针栓喷注器 径向孔形状 喷雾特性 喷雾锥角 索太尔平均直径

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液氧/液甲烷针栓式喷注器喷雾燃烧特性研究

16

作者 周睿 李军 沈赤兵 《航空动力学报》 北大核心 2025年第8期311-320,共10页

为对液氧/液甲烷(LOX/LCH4)针栓式喷注器的优化设计提供指导,设计了具有矩形燃烧室的氧化剂中心式液氧/液甲烷针栓式喷注器,通过数值模拟探究其在不同喷注压降条件下的喷雾燃烧特性。结果表明:当保证各路推进剂质量流量不变时,增加径向... 为对液氧/液甲烷(LOX/LCH4)针栓式喷注器的优化设计提供指导,设计了具有矩形燃烧室的氧化剂中心式液氧/液甲烷针栓式喷注器,通过数值模拟探究其在不同喷注压降条件下的喷雾燃烧特性。结果表明:当保证各路推进剂质量流量不变时,增加径向液氧喷注压降会减小阻塞因子,不利于轴向液甲烷的快速雾化,会促进燃烧高温向喷管扩散,导致较低的燃烧效率;增加轴向液甲烷喷注压降会减小总动量比,不利于燃烧室头部贫氧流场的形成,容易促进燃烧室头部局部燃烧高温的发展;两路推进剂压降的最佳取值均为室压的22%。针栓式喷注器两股推进剂的撞击方式有利于化学能量的快速扩散,形成稳定的涡结构与剪切式火焰,能够保证良好的燃烧稳定性。 展开更多

关键词 液氧/液甲烷 针栓式喷注器 喷注压降 索太尔平均粒径 燃烧效率

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超声速气流中多孔逆向射流减阻防热机理研究 被引量：6

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作者 冀晨 刘冰 +2 位作者 李世斌 黄伟 颜力 《战术导弹技术》 北大核心 2021年第1期44-51,共8页

为提高高超声速飞行器头部的减阻防热性能,对钝化前缘多孔逆向射流方案进行参数化研究。基于雷诺平均三维可压缩N-S方程,采用SST k-ω湍流模型对流场进行数值仿真,通过与公开文献中的实验数据进行对比,验证了数值方法的可靠性。重点对... 为提高高超声速飞行器头部的减阻防热性能,对钝化前缘多孔逆向射流方案进行参数化研究。基于雷诺平均三维可压缩N-S方程,采用SST k-ω湍流模型对流场进行数值仿真,通过与公开文献中的实验数据进行对比,验证了数值方法的可靠性。重点对比分析了有无多孔逆向射流方案下钝化前缘的流场结构,多孔逆向射流的引入使飞行器头部流场发生变化,将飞行器头部前缘的弓形激波向外推移,使前缘展向壁面处于一个连续的低温环境中。结果表明,多孔逆向射流在减阻和热防护方面均能起到良好效果。 展开更多

关键词 高超声速 减阻 防热 多孔 逆向射流

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镁颗粒-空气混合物一维稳态爆震波特性数值模拟 被引量：2

18

作者 刘龙 夏智勋 +2 位作者 黄利亚 ?马立坤 那旭东 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第24期210-220,共11页

镁颗粒因其能量密度高、点火特性和燃烧效率好的优势,作为燃料或添加剂应用于爆震燃烧动力系统具有广阔的应用前景.本文建立了镁颗粒-空气混合物的一维稳态爆震波模型,数值模拟爆震波稳态传播过程及其内部流场分布.结果表明,镁颗粒-空... 镁颗粒因其能量密度高、点火特性和燃烧效率好的优势,作为燃料或添加剂应用于爆震燃烧动力系统具有广阔的应用前景.本文建立了镁颗粒-空气混合物的一维稳态爆震波模型,数值模拟爆震波稳态传播过程及其内部流场分布.结果表明,镁颗粒-空气混合物爆震波仅能以特征值速度稳定自维持传播,特征值爆震速度的高低并不仅仅取决于反应放热多少,两相间的相互作用也会影响热能向气相动能的转化效率.当爆震波末端氧化镁处于熔化过程时,满足一定的来流速度和镁颗粒密度条件,爆震波仍能够稳定自维持传播.气相吸收反应放热膨胀加速至声速的过程主要发生在镁颗粒纯蒸发反应阶段,但在氧化镁熔化阶段由于熔化过程吸热量大,使气相吸热膨胀过程近乎停止.颗粒粒径变化主要影响爆震波尺寸,而对特征值爆震速度以及波后声速面参数影响甚微.在常温常压的初始条件下,爆震波稳定自维持传播过程中波内不涉及氧化镁的汽化离解过程. 展开更多

关键词 异相爆震 Zeldovich-von Neumann-Doring模型 镁颗粒燃料

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两种优化组合式燃料喷注方案的凹腔稳焰特性实验研究 被引量：3

19

作者 李凡 汪洪波 +4 位作者 孙明波 蔡尊 孙永超 黄玉辉 朱家健 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期152-159,共8页

在马赫数2.0,总压0.98 MPa和总温920 K的超声速来流条件下,针对现有常见的凹腔组合式燃料喷注方案出现的燃烧不稳定和火焰吹熄现象,通过改变凹腔上游壁面双路燃料喷注的位置,设计了两种优化的凹腔组合式喷注方案,并对不同燃料喷注方案... 在马赫数2.0,总压0.98 MPa和总温920 K的超声速来流条件下,针对现有常见的凹腔组合式燃料喷注方案出现的燃烧不稳定和火焰吹熄现象,通过改变凹腔上游壁面双路燃料喷注的位置,设计了两种优化的凹腔组合式喷注方案,并对不同燃料喷注方案下的火焰稳定过程进行研究。通过高速摄影和CH*基自发辐射成像技术,详细观测了后缘突扩凹腔燃烧室中乙烯火焰传播过程。研究表明,原始的喷注方案容易发生火焰振荡,并伴随着火焰回传现象以燃烧模式的转换;当量比超过0.3时,就难以实现稳定燃烧,并出现火焰吹熄现象。两种改进的喷注方案均能增强燃料射流与凹腔的相互作用,可在更宽燃料喷注当量比范围内维持火焰不被吹熄。相比于增加上游喷注与凹腔前缘距离的喷注方案而言,增加双路燃料喷注之间距离的喷注方案的稳焰效果更好,燃烧反应区也更加靠近凹腔前缘,燃烧释热也更强。这种喷注方案可为超燃冲压发动机燃烧室中凹腔燃料喷注方案的优化设计提供参考。 展开更多

关键词 超声速燃烧 燃料喷注 凹腔火焰稳定器 燃烧不稳定 燃烧释热 火焰振荡

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镁颗粒-空气混合物一维非稳态爆震波特性数值模拟研究 被引量：1

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作者 刘龙 夏智勋 +2 位作者 黄利亚 马立坤 陈斌斌 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期120-132,共13页

镁颗粒因其能量密度高、点火特性和燃烧效率好的优势,作为燃料或添加剂应用于爆震燃烧动力系统具有广阔的应用前景.本文建立了镁颗粒-空气混合物的一维非稳态爆震波模型,数值模拟爆震波传播过程及其内部流场分布.研究结果表明,爆震波传... 镁颗粒因其能量密度高、点火特性和燃烧效率好的优势,作为燃料或添加剂应用于爆震燃烧动力系统具有广阔的应用前景.本文建立了镁颗粒-空气混合物的一维非稳态爆震波模型,数值模拟爆震波传播过程及其内部流场分布.研究结果表明,爆震波传播过程中爆震波压力峰值和空间分布均存在小幅度波动.考虑燃烧产物氧化镁在颗粒表面的沉积过程,镁颗粒的反应速率和爆震波的稳定传播速度增大.在考虑爆震管壁面损失的前提下,随管径减小,爆震波稳定速度和厚度均减小,同时爆震波内未能反应的镁颗粒比例增大.考虑壁面损失条件下,爆震波稳定传播速度以及厚度均随颗粒初始粒径的增大而减小,且镁颗粒初始为双粒径分布时对应的爆震波速度和厚度明显低于镁颗粒初始为统一单粒径的工况;稳定传播速度随颗粒初始当量比的增大而先增后减,厚度随初始当量比的增加单调递减.MgO熔化发生在CJ平面附近时,MgO熔化过程对爆震波传播稳定性无明显影响,而爆震波厚度显著增大.选取适当的点火区参数,能够使爆震波达到稳定传播状态所经历的距离明显缩短. 展开更多

关键词 异相爆震 镁颗粒燃料 表面沉积 壁面能量损失

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