本文關(guān)鍵詞：Ma4～7雙模態(tài)沖壓發(fā)動機燃燒室熱力工作過程與性能潛力研究

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【摘要】：如何進一步提升性能、改善推力是目前雙模態(tài)沖壓發(fā)動機研究中的重點,獲得沖壓發(fā)動機的性能潛力及其實現(xiàn)條件則是解決該問題的前提。本論文從經(jīng)典一維復(fù)雜加熱管流的氣動熱力學(xué)理論分析出發(fā),以雙模態(tài)機制最新認識為基礎(chǔ),詳細分析了雙模態(tài)沖壓發(fā)動機燃燒室熱力工作過程所有可能的熱力循環(huán)路徑,通過損失分析收縮了最優(yōu)工作過程的熱力循環(huán)路徑范圍,以其中確定為最優(yōu)的典型路徑特點為原型,建立了以特征馬赫數(shù)為表征的、代表一族可產(chǎn)生最優(yōu)性能熱力過程的等效熱力工作過程模型,完善了描述這種熱力工作過程所需的物理模型,經(jīng)燃燒試驗驗證,形成了一套雙模態(tài)沖壓發(fā)動機等效熱力工作過程與性能潛力關(guān)系的分析方法。該方法全面考慮氣體組分變化、比熱比變化、燃燒產(chǎn)物離解、壁面摩擦力和熱損失的影響,可以快速地評估發(fā)動機燃燒室入口參數(shù)、面積/釋熱匹配與性能潛力之間的關(guān)系。采用上述方法,在飛行馬赫數(shù)4~7范圍內(nèi),研究了雙模態(tài)沖壓發(fā)動機燃燒室熱力工作過程與性能之間的關(guān)系,以及一些影響因素(包括入口條件、當(dāng)量比、飛行軌道高度以及尾噴管膨脹程度)對這些關(guān)系的影響程度,從中發(fā)現(xiàn)了性能潛力的實現(xiàn)條件,總結(jié)了雙模態(tài)沖壓發(fā)動機性能潛力受燃燒室入口條件與熱力工作過程影響的靈敏度關(guān)系,該關(guān)系可用于指導(dǎo)雙模態(tài)沖壓發(fā)動機流道一體化和性能優(yōu)化設(shè)計。通過這些研究,形成了對雙模態(tài)沖壓發(fā)動機工作過程設(shè)計與控制的系統(tǒng)認識,指出了為獲得最優(yōu)熱力工作過程需要在燃燒組織技術(shù)方面努力的方向。采用上述方法,在飛行馬赫數(shù)4~7范圍內(nèi),通過研究典型地面模擬設(shè)備污染組分條件對雙模態(tài)沖壓發(fā)動機性能與熱力工作過程關(guān)系的影響程度,從獲得最優(yōu)性能的角度(不涉及熄火邊界),推薦在地面試驗中采用適當(dāng)設(shè)備,獲得最優(yōu)熱力工作過程,按照這個工作過程針對純空氣條件重新設(shè)計燃燒室擴張比的方法,并結(jié)合污染組分對燃燒組織結(jié)果的影響,修正設(shè)計燃燒室關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。本論文的研究證明,所建立的燃燒室特征馬赫數(shù)為表征的燃燒室熱力工作過程等效分析方法,在認識燃燒室熱力工作過程規(guī)律、輔助設(shè)計燃燒室關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)方面具有很好的應(yīng)用前景,值得進一步應(yīng)用和推廣。
【關(guān)鍵詞】：雙模態(tài)沖壓發(fā)動機 燃燒室特征馬赫數(shù) 等效熱力工作過程分析方法 性能潛力條件 污染組分影響 試驗驗證
【學(xué)位授予單位】：中國空氣動力研究與發(fā)展中心
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V231
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 論文的研究背景和意義17-33
• §1.1 研究背景和意義17-19
• §1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-30
• §1.3 研究存在的問題與不足30-31
• §1.4 論文主要研究內(nèi)容31-33
• 第二章 以燃燒室特征馬赫數(shù)為表征的等效熱力過程分析方法33-61
• §2.1 對雙模態(tài)沖壓發(fā)動機工作循環(huán)的認識33-36
• §2.2 雙模態(tài)燃燒室熱力工作過程表征參數(shù)36-39
• §2.3 超聲速燃燒室雙模態(tài)熱力工作過程簡化模型39-57
• §2.4 流場參數(shù)求解過程57-58
• §2.5 性能評價指標(biāo)58-60
• §2.6 小結(jié)60-61
• 第三章 特征馬赫數(shù)等效過程分析方法的試驗驗證61-76
• §3.1 驗證思路61-62
• §3.2 直連式試驗驗證62-67
• §3.3 自由射流試驗驗證67-74
• §3.4 小結(jié)74-76
• 第四章 純空氣條件下燃燒室熱力工作過程與性能潛力關(guān)系研究76-135
• §4.1 燃燒室熱力工作過程與性能潛力關(guān)系研究76-82
• §4.2 燃料當(dāng)量比對熱力工作過程與性能潛力關(guān)系影響分析82-90
• §4.3 燃燒室入口參數(shù)對熱力工作過程與性能潛力關(guān)系影響研究90-103
• §4.4 飛行軌道高度對熱力工作過程與性能潛力關(guān)系影響分析103-110
• §4.5 尾噴管膨脹程度對熱力工作過程與性能潛力關(guān)系影響分析110-125
• §4.6 性能潛力靈敏度關(guān)系式擬合125-133
• §4.7 小結(jié)133-135
• 第五章 污染氣體條件下燃燒室熱力工作過程與性能潛力關(guān)系研究135-155
• §5.1 地面試驗污染氣體參數(shù)135-137
• §5.2 燃燒室熱力工作過程與性能潛力關(guān)系影響分析137-147
• §5.3 燃燒室入口參數(shù)對熱力工作過程與性能潛力關(guān)系影響研究147-154
• §5.4 小結(jié)154-155
• 第六章 雙模態(tài)沖壓發(fā)動機試驗?zāi)Ｐ偷墓ぷ鬟^程設(shè)計155-170
• §6.1 進氣道及燃燒室入口條件155-158
• §6.2 Ma4~7 寬馬赫數(shù)固定幾何雙模態(tài)燃燒室關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計158-161
• §6.3 Ma4~7 固定幾何雙模態(tài)沖壓發(fā)動機燃燒組織試驗結(jié)果及工作過程反演161-167
• §6.4 設(shè)計預(yù)期與試驗結(jié)果的對比167-169
• §6.5 小結(jié)169-170
• 第七章 結(jié)束語170-174
• §7.1 論文主要成果170-172
• §7.2 論文主要創(chuàng)新點172
• §7.3 對未來工作的展望172-174
• 致謝174-175
• 參考文獻175-184
• 附錄A 激波串出口馬赫數(shù)影響分析184-188
• 附錄B 壁面摩擦系數(shù)影響分析188-194
• 附錄C 燃氣離解產(chǎn)物計算驗證194-196
• 附錄D 壁面熱損失影響分析196-205
• 附錄E 個人簡歷205-206

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本文編號：850492