本文選題：雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機 + 隔離段��； 參考：《中國空氣動力研究與發(fā)展中心》2015年碩士論文

【摘要】：寬馬赫數(shù)范圍內良好的工作性能使雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機成為高超聲速飛行器的理想推進裝置之一。其中位于進氣道與燃燒室之間的隔離段部件發(fā)揮著隔離燃燒過程與壓縮過程的重要作用,避免了燃燒室直接對進氣道產生干擾,保證了雙模態(tài)發(fā)動機的穩(wěn)定工作。研究隔離段反壓特性與流場結構是超燃沖壓發(fā)動機研發(fā)及工程應用的基礎和必要前提。本文通過數(shù)值計算對隔離段抗反壓特性、隔離段與燃燒室相互作用及飛行條件下的偽激波長度開展研究。對圓形及不同寬高比的矩形截面隔離段進行三維數(shù)值模擬,分析了反壓、來流馬赫數(shù)、總溫、壁溫、構型參數(shù)等因素對偽激波結構和隔離段流場的影響,獲得了偽激波長度、隔離段出口及性能參數(shù)隨各影響因素的變化規(guī)律。首先,研究結果表明不同構型的隔離段在流場結構與激波形態(tài)上存在較大差異,反壓作用下的圓截面隔離段流場結構基本對稱,壁面壓力分布均勻,偽激波的碗狀初始激波后存在周向分離渦;而矩形隔離段分離區(qū)則集中在角區(qū),分離渦使隔離段壁面壓力存在一定波動,與圓截面隔離段均勻分布的壁壓明顯不同;來流條件與反壓固定時,寬高比越大矩形隔離段內初始激波形態(tài)越接近正激波,組成激波串的有序激波整體強度越弱,間距越小,可觀察到的激波數(shù)目減少;其次,隔離段入口來流條件也對其流場及性能有很大的影響,來流馬赫數(shù)增大時隔離段抗反壓能力顯著提高,出口參數(shù)不均勻程度整體增大,正激波串逐漸向斜激波串轉變。雖然高來流馬赫數(shù)時隔離段承受的壓比更大,但低來流馬赫數(shù)下隔離段的抗反壓極限更接近正激波壓比;來流總溫及隔離段壁面溫度升高均會使邊界層更厚,偽激波長度增加,隔離段抗反壓能力下降;分析各計算狀態(tài)下圓截面及矩形截面隔離段的出口加權參數(shù),研究發(fā)現(xiàn)出口加權馬赫數(shù)隨隔離段出入口壓升的增大線性減小,線性斜率與截距可以表示為來流馬赫數(shù)的冪函數(shù);壓升增大時,總壓恢復系數(shù)線性減小,溫升比則線性增大,不同構型隔離段的斜率相仿;對單獨隔離段反壓特性進行分析后,將隔離段與燃燒室作為一個整體研究,分別對兩種發(fā)動機構型進行三維數(shù)值模擬,結合燃燒模態(tài),初步分析隔離段與燃燒室相互作用、相互影響時流場中的波系結構及分離特征。結果表明,來流、燃料及構型的差異使得圓形與矩形截面發(fā)動機內初始激波形態(tài)、分離區(qū)范圍等流場特征存在明顯區(qū)別,但兩種構型在不同燃燒模態(tài)下的波系結構與燃燒分布仍具有一定的共同點,在本文研究的工況下均呈現(xiàn)以下特征:純超燃模態(tài)時隔離段末端第一注油位處的強桶狀激波與構型帶來的波系一同在壁面間反射,導致燃燒室內形成了復雜的波系結構,此時燃燒基本僅在凹槽及擴張段內完成,化學反應與高溫區(qū)的分布相對集中;雙模態(tài)超燃與亞燃時,隔離段內形成偽激波后燃燒室內強波系消失,隨著偽激波前移燃燒室流場均勻性越來越好。一般隔離段內偽激波的形成伴隨著少量燃燒產物的出現(xiàn),此時部分燃燒可能在隔離段內完成。對于兩種構型,隔離段內流場結構均對燃燒室內波系影響非常大,很大程度上決定了燃燒室流場的均勻程度。最后通過二維數(shù)值模擬簡單分析飛行器實際工作時進氣道、燃燒室作用下的隔離段流場及偽激波結構;并對不同工作條件及反壓下的偽激波長度進行了數(shù)據(jù)擬合,初步得到了針對某矩形截面發(fā)動機構型偽激波長度關于來流馬赫數(shù)、飛行攻角、壓升比的擬合式,為建立衡量隔離段在飛行器工作時抗反壓能力的偽激波長度模型提供了參考。
[Abstract]:In this paper , the influence of the pressure on the flow field and the flow field of the isolated section is studied by numerical calculation . The results show that the pressure ratio of the isolated section is more close to the positive shock wave than the normal shock wave . The pressure distribution of the isolated section is more close to the positive shock wave length . In this paper , the characteristics of the wave system in the flow field and its separation characteristics are discussed . The results show that the difference between the flow , the fuel and the configuration is obviously different from the initial shock wave form , the range of the separation zone and so on in the combustion chamber . The formation of the pseudo shock wave in the isolated section is accompanied by the occurrence of a small amount of combustion products .
【學位授予單位】：中國空氣動力研究與發(fā)展中心
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V235.21

【參考文獻】

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本文編號：2077988