發(fā)布時間：2017-11-11 23:11

  本文關(guān)鍵詞：基于TDLAS的RBCC發(fā)動機出口燃燒流場診斷實驗研究

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【摘要】：火箭基組合循環(huán)(RBCC)發(fā)動機將火箭發(fā)動機和沖壓發(fā)動機有機的結(jié)合在一個流道中,兼具前者高推重比和后者高比沖效率的優(yōu)勢,通過各工作模態(tài)過渡可實現(xiàn)寬馬赫數(shù)范圍內(nèi)飛行,具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。RBCC發(fā)動機研究迅速發(fā)展的同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn),隨著研究的重點逐步轉(zhuǎn)向更加細致化的燃燒機理等方面,亟需更加先進的測量和燃燒診斷技術(shù)以獲取更加精確的燃燒流場參數(shù),而可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)具有非接觸式測量、時間分辨率高、測量范圍廣等優(yōu)勢,可滿足RBCC發(fā)動機燃燒流場參數(shù)測量的需求。但是由于煤油燃料RBCC發(fā)動機燃燒生成大量的炭黑等顆粒,產(chǎn)生強烈的火焰輻射對測量產(chǎn)生嚴重的干擾,影響了TDLAS技術(shù)的實際應(yīng)用。本文從TDLAS技術(shù)的理論基礎(chǔ)出發(fā),介紹了波長掃描和固定波長兩種直接吸收光譜技術(shù)及其燃燒流場參數(shù)測量原理,分析了利用該系統(tǒng)開展以煤油為燃料的RBCC發(fā)動機地面直連實驗出口流場參數(shù)測量時所遇到的問題,提出了一些改進措施,有效實現(xiàn)了基于TDLAS技術(shù)的RBCC發(fā)動機出口燃燒流場診斷。利用改進后的TDLAS系統(tǒng)進行來流5.5Ma下燃料支板噴注二次燃料的RBCC發(fā)動機出口燃燒溫度測量,獲得了該工況條件下H2O組分吸收光譜,基于TDLAS雙線測溫原理,計算得到了發(fā)動機出口燃氣溫度隨時間變化曲線。通過對比二次燃料噴注流量為120 g/s實驗工況下TDLAS測量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果,結(jié)果顯示兩者吻合較好。因此,開展了不同工況下RBCC發(fā)動機出口燃氣溫度測量實驗研究,詳細分析了某一工況下不同時序階段以及不同工況實驗出口燃氣溫度結(jié)果,為發(fā)動機出口燃燒診斷提供了直接數(shù)據(jù)支撐,這對RBCC發(fā)動機燃燒組織方式優(yōu)化和燃料噴注規(guī)律具有重要參考價值。此外,還分析了基于多普勒效應(yīng)的TDLAS交叉光束測速方法用于RBCC出口燃氣速度測量的局限性,提出了一種結(jié)合TDLAS技術(shù)與互相關(guān)法的速度測量方法,并開展了模擬來流6Ma下RBCC發(fā)動機地面直連實驗出口流場速度測量探索,結(jié)果表明該方法可以有效實現(xiàn)不同時序階段的RBCC發(fā)動機出口燃氣速度在線測量。
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V430

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