高温燃气流风洞的加热段喷注面板由数百个气液同轴离心喷嘴组成,各喷嘴间存在强烈的喷雾干涉现象,导致喷雾场相互耦合。为探究气体中心式气液同轴离心喷嘴喷雾的耦合对雾化特性及流场均匀性的影响,通过实验和仿真的方式研究了不同气液...高温燃气流风洞的加热段喷注面板由数百个气液同轴离心喷嘴组成,各喷嘴间存在强烈的喷雾干涉现象,导致喷雾场相互耦合。为探究气体中心式气液同轴离心喷嘴喷雾的耦合对雾化特性及流场均匀性的影响,通过实验和仿真的方式研究了不同气液比对多喷嘴雾化特性的影响,以及喷嘴间距和喷嘴数目对喷雾流强分布的影响。设计安装多喷嘴的喷注器,搭建喷雾检测实验台,采用高速相机拍摄喷雾图像,采用马尔文激光粒度仪测量喷雾场中的液滴尺寸;并设计了流强测量系统,以测量喷雾场的流强分布。采用流体体积法(Volume of Fluid,VOF)和网格自适应技术(Adaptive Mesh Refinement,AMR)对多喷嘴的耦合喷雾场进行模拟。结果表明,仿真结果与实验测得的流量分布基本吻合;在液体流量较大的工况下,喷雾锥角基本稳定,粒径大小受液膜撞击破碎和液滴撞击聚合双重作用的影响;随着喷嘴间距的增加,喷雾分布的不均匀性增强;并且当存在3个及以上喷嘴时,喷雾场两两相互干涉,在喷雾耦合区域出现流强高峰。展开更多
为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究,以零维时滞燃烧室模型为基础,考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程,采用针栓喷注器SMD(Sauter Mean Diameter,索特尔平均直径)经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧...为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究,以零维时滞燃烧室模型为基础,考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程,采用针栓喷注器SMD(Sauter Mean Diameter,索特尔平均直径)经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧/甲烷推进剂组合的燃烧时滞进行求解,建立了基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室模型。基于1 kg/s级推力室开展热试车验证了变时滞燃烧室模型的准确性,结果表明:所建立的变时滞燃烧室模型可以较为准确地预测燃烧室的压力以及温度动态响应过程,与试验结果相比,稳态压力以及温度误差均在6%以内,压力参数动态响应时间的误差在14%以内,仿真结果具有较高的精度。基于变时滞燃烧室模型开展仿真研究,研究发现:液氧液滴初始粒径以及燃烧室温度作为影响液氧液滴寿命的主要因素,主导着液氧时滞的变化;变时滞模型可以根据工况参数动态计算推进剂燃烧时滞,启动初期喷注器雾化效果较差,液滴最大粒径达到800μm,且燃烧室温度低,进而导致燃烧时滞偏大,最大达到了1100 ms,约为稳定工作状态下燃烧时滞的40倍。本文所建立的变时滞燃烧室模型可根据工况参数对燃烧时滞进行动态计算,相较于传统时滞模型,其燃烧时滞的变化趋势更符合发动机实际工作过程,同时其室压的响应时间、稳态值也更接近实验值,该模型未来可为实际发动机时序设计等提供仿真支撑。展开更多
文摘高温燃气流风洞的加热段喷注面板由数百个气液同轴离心喷嘴组成,各喷嘴间存在强烈的喷雾干涉现象,导致喷雾场相互耦合。为探究气体中心式气液同轴离心喷嘴喷雾的耦合对雾化特性及流场均匀性的影响,通过实验和仿真的方式研究了不同气液比对多喷嘴雾化特性的影响,以及喷嘴间距和喷嘴数目对喷雾流强分布的影响。设计安装多喷嘴的喷注器,搭建喷雾检测实验台,采用高速相机拍摄喷雾图像,采用马尔文激光粒度仪测量喷雾场中的液滴尺寸;并设计了流强测量系统,以测量喷雾场的流强分布。采用流体体积法(Volume of Fluid,VOF)和网格自适应技术(Adaptive Mesh Refinement,AMR)对多喷嘴的耦合喷雾场进行模拟。结果表明,仿真结果与实验测得的流量分布基本吻合;在液体流量较大的工况下,喷雾锥角基本稳定,粒径大小受液膜撞击破碎和液滴撞击聚合双重作用的影响;随着喷嘴间距的增加,喷雾分布的不均匀性增强;并且当存在3个及以上喷嘴时,喷雾场两两相互干涉,在喷雾耦合区域出现流强高峰。
文摘为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究,以零维时滞燃烧室模型为基础,考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程,采用针栓喷注器SMD(Sauter Mean Diameter,索特尔平均直径)经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧/甲烷推进剂组合的燃烧时滞进行求解,建立了基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室模型。基于1 kg/s级推力室开展热试车验证了变时滞燃烧室模型的准确性,结果表明:所建立的变时滞燃烧室模型可以较为准确地预测燃烧室的压力以及温度动态响应过程,与试验结果相比,稳态压力以及温度误差均在6%以内,压力参数动态响应时间的误差在14%以内,仿真结果具有较高的精度。基于变时滞燃烧室模型开展仿真研究,研究发现:液氧液滴初始粒径以及燃烧室温度作为影响液氧液滴寿命的主要因素,主导着液氧时滞的变化;变时滞模型可以根据工况参数动态计算推进剂燃烧时滞,启动初期喷注器雾化效果较差,液滴最大粒径达到800μm,且燃烧室温度低,进而导致燃烧时滞偏大,最大达到了1100 ms,约为稳定工作状态下燃烧时滞的40倍。本文所建立的变时滞燃烧室模型可根据工况参数对燃烧时滞进行动态计算,相较于传统时滞模型,其燃烧时滞的变化趋势更符合发动机实际工作过程,同时其室压的响应时间、稳态值也更接近实验值,该模型未来可为实际发动机时序设计等提供仿真支撑。
