本文以超聲速后緣突擴凹腔燃燒室中的氣體流動和燃燒為研究背景,綜合采用CH*基/OH*基自發(fā)輻射、火焰高速攝影、高速紋影以及壁面壓力測量等實驗觀測手段并應(yīng)用聚能火花塞和激光誘導等離子體兩種強迫點火方式,同時基于OpenFOAM計算平臺開展了冷流和燃燒流場數(shù)值仿真計算,系統(tǒng)研究了超聲速后緣突擴凹腔燃燒室中的燃料輸運及混合、強迫點火、火焰穩(wěn)定等過程,進一步揭示了超聲速流動和燃燒過程機理。首先,本文基于OpenFOAM計算平臺提出了一種超聲速湍流燃燒大渦模擬方法,詳細介紹了自行開發(fā)的密度基可壓縮多組分氣相燃燒求解器scramjetFoam及其選用的部分攪拌器化學反應(yīng)PaSR模型,并通過超聲速支板燃燒DLR算例驗證了scramjetFoam求解器模擬超聲速流動和燃燒問題的有效性,為下文開展超聲速后緣突擴凹腔燃燒室中的流動和燃燒過程數(shù)值計算提供技術(shù)支持。其次,采用上述大渦模擬方法對燃料噴注方案和凹腔構(gòu)型對超聲速后緣突擴凹腔燃燒室中的燃料輸運及混合過程的影響進行了分析。發(fā)現(xiàn)凹腔上游燃料噴注距離的不同會對燃料的流動輸運過程帶來顯著差別,但并不會顯著改變流場中的混合效果。采用凹腔上游串聯(lián)式燃料噴注方案時...

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.2模型超燃沖壓發(fā)動機后緣突擴凹腔燃燒室構(gòu)型示意圖

顯的突擴效應(yīng)，因此這種超燃沖壓發(fā)動機燃燒室構(gòu)型叫做超聲速后緣突擴凹腔燃燒室。圖1.2模型超燃沖壓發(fā)動機后緣突擴凹腔燃燒室構(gòu)型示意圖Milligan等人所研究的模型燃燒室結(jié)構(gòu)與本文中提到的超聲速后緣突擴凹腔燃燒室具有類似的流場特征，即流動在凹腔附近或下游存在一個明顯的突擴效應(yīng)，....

圖1.3論文結(jié)構(gòu)脈絡(luò)示意圖

第八章是結(jié)論與展望，系統(tǒng)總結(jié)了本文中的主要研究內(nèi)容以及創(chuàng)新點，并指出了下一步需要開展的研究工作。圖1.3論文結(jié)構(gòu)脈絡(luò)示意圖

圖2.11kg/s直連式實驗臺實物圖

將介紹試驗中用到的流場診斷技術(shù)，包括高速攝影火焰成像、OH*CH*基自發(fā)輻射、高速紋影等。在仿真系統(tǒng)方面，將介紹本文用到的空天科學學院高超聲速沖壓發(fā)動機技術(shù)國防科技重點實驗室高性能家超級計算長沙中心。2.1實驗設(shè)備文中的試驗都是基于國防科技大學空天科學學院高超聲速沖壓發(fā)動技重點實....

圖2.2三組元空氣加熱器及加熱器噴管為了模擬超聲速飛行的來流總焓，通過酒精，氧氣和空氣三組元燃燒的方式

加熱器燃燒室末端由圓變方連接一個矩形噴管。在加熱器的頭部設(shè)置有點火裝置，點火方式則采用了火炬點火方式。圖2.2三組元空氣加熱器及加熱器噴管為了模擬超聲速飛行的來流總焓，通過酒精，氧氣和空氣三組元燃燒的方式來加熱空氣，隨后加熱后的空氣流經(jīng)加熱器噴管進行加速。表2.1給出了本實....

本文編號：3937376