航空發(fā)動機(jī)是科技競爭的重要領(lǐng)域,航空發(fā)動機(jī)制造的最大難點(diǎn)之一就是燃燒室的設(shè)計。燃燒室燃燒時所需的氧氣來源于飛行器周遭的空氣,來流空氣不均勻會導(dǎo)致燃燒室內(nèi)燃燒情況十分復(fù)雜,實(shí)際燃燒呈現(xiàn)非定常和非穩(wěn)態(tài)特性,火焰的溫度和速度存在復(fù)雜的強(qiáng)耦合關(guān)系。掌握燃燒場結(jié)構(gòu)和能量流動對發(fā)動機(jī)的設(shè)計至關(guān)重要。研究燃燒問題的兩種手段分別是數(shù)值模擬和試驗(yàn)。盡管數(shù)值模擬技術(shù)已發(fā)展到了相當(dāng)高的水平,可以給出空間和時間上的細(xì)節(jié)信息,但是數(shù)值模擬中模型不完整。除此之外,試驗(yàn)還在發(fā)現(xiàn)湍流/化學(xué)反應(yīng)相互作用等多物理場耦合的新現(xiàn)象和建模研究上起到了引領(lǐng)作用。因此,飛行器燃燒室的研究發(fā)展還主要依靠試驗(yàn)。本試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)燃燒場的速度測量,綜合分析后得到湍流火焰混合層演化過程、火焰結(jié)構(gòu)形態(tài)和傳播過程。為了對火焰機(jī)理進(jìn)行更深入的研究,搭建射流火焰實(shí)驗(yàn)臺。該實(shí)驗(yàn)臺能夠?qū)崿F(xiàn)超聲速火焰燃燒與低速火焰燃燒,并以此試驗(yàn)平臺進(jìn)行火焰相關(guān)研究。采用粒子圖像測速技術(shù)測量火焰速度場分布,并以此分析火焰流場結(jié)構(gòu)與影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素。針對獲取的火焰速度分布,得出以下結(jié)論:跨幀時間過大或過小都會影響圖像結(jié)果;大激光能量能夠更清晰的提供流場中粒子的位置信息;濾... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Carba設(shè)計的舉升火焰[3]

圖 1- 1Carba 設(shè)計的舉升火焰[3]Fig.1- 1The lifted flame designed by CarbraDally 等人設(shè)計的高溫伴流射流燃燒器（JHC），用于模擬簡氣循環(huán)。其中反應(yīng)標(biāo)量的時間和空間分辨率測量是在固定中不同氧含量的氫氣/甲烷燃料混合物的三種不同湍流非用拉曼瑞利（Raman-Rayleigh）激光誘導(dǎo)磷光技術(shù)進(jìn)行單點(diǎn)的氧氣濃度的變化會對火焰的結(jié)構(gòu)和外觀都有著明顯變化的導(dǎo)致火焰不明亮，反映區(qū)的溫度升高可以低至 100K，并幅降低[4]。結(jié)果如圖 1- 2 所示：

圖 1- 3 紅外觀察到的附加火焰[5]Fig.1- 3Attached flames observed by infrared流火焰臺的搭建和各種可視化技術(shù)都顯著的增強(qiáng)了研究者解，這些可視化技術(shù)包括反應(yīng)性 Mie 散射和丙酮熒光流動散射的濃度測量等。這些研究手段可以識別伴流擴(kuò)散火焰中射燃燒器中頂部的再循環(huán)區(qū)域，層狀舉升火焰基部的火焰結(jié)機(jī)制等。這些都證明了射流火焰臺和激光診斷可視化技術(shù)在上述火焰臺在火焰結(jié)構(gòu)的研究方向上存在一定缺陷。僅限再者燃燒方式和整體設(shè)計并不符合湍流射流火焰的研究，需和測量方式的研究。流場的試驗(yàn)測量方法綜述年來，對于火焰現(xiàn)象的深刻理解由兩種方式研究，一種是如 CFD 或者其他模型化學(xué)機(jī)理對湍流火焰的分析；另一種

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高速流動PIV示蹤粒子跟隨性分析[J]. 陳小虎,陳方,劉洪,沙莎,逯雪鈴,張慶兵.  氣體物理. 2017(04)
[2]超聲速混合層燃燒研究進(jìn)展[J]. 陳錢,張會強(qiáng),王兵,周偉江,楊云軍.  航空學(xué)報. 2017(01)
[3]航空發(fā)動機(jī)燃燒室湍流兩相燃燒模型發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 金捷,劉鄧歡.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[4]高速流動中PIV示蹤粒子松弛特性研究[J]. 張亞,陳方,劉洪,王新元.  實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2013(06)
[5]基于納米粒子的超聲速流動成像[J]. 趙玉新,易仕和,田立豐,何霖,程忠宇.  中國科學(xué)（E輯:技術(shù)科學(xué)）. 2009(12)
[6]回流擴(kuò)散燃燒火焰湍流結(jié)構(gòu)特性的PIV測量[J]. 葛冰,臧述升,顧欣.  工程熱物理學(xué)報. 2008(09)
[7]超細(xì)粉末團(tuán)聚機(jī)理及其消除方法[J]. 李召好,李法強(qiáng),馬培華.  鹽湖研究. 2005(01)



本文編號：3393598