气氧煤油燃烧室燃烧流场数值模拟研究

发布时间：2021-01-17 21:51

　　气氧/煤油是火箭发动机常用的推进剂,广泛应用于航空航天等各个领域,尤其是火箭基组合循环（RBCC）推进系统中。气氧/煤油的单喷嘴喷注参数（如雾锥半角、混合比等）以及带有外环氧气的喷注形式（外环氧气进口位置）对燃烧效率和燃烧稳定性有较明显的影响,因而针对喷注参数及形式的研究是提高火箭发动机燃烧室性能的重要方式之一。为研究不同喷注参数及形式对气氧/煤油燃烧流场产生的影响,本文参考与气氧/煤油燃烧内容相关的文献资料,采用数值仿真手段并通过有限速率-涡耗散燃烧模型、RNG k-ε湍流模型、压力旋流雾化模型等对文献中气氧/煤油燃烧室工况进行计算,并将得到的计算结果与文献中的结果进行比较,发现二者具有良好的吻合性。在此基础上,本文不同对雾锥半角、混合比、旋流数、外环氧气配比及外环氧气入口位置等多种工况进行研究,分析燃烧流场的变化规律,从而得到不同工况下最佳的燃烧效率。计算结果表明,如果雾锥半角太大会导致燃烧流场非常不均匀,而较小的雾锥半角又会导致燃烧不充分,因此存在一个最佳的雾锥半角,使燃烧效率达到最大;同样,过大或过小的混合比,也都会使燃烧效率降低,故存在最佳的混合比,使燃烧效率达到最大;此外,... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

燃烧室模型

）煤油进口：使用离散相中的压力旋流雾化模型，设置进口参数，给定煤油 0.01206kg/s，离散相壁面条件为 wall-rejection。）燃气出口：选择压力出口，设定出口背压为 1atm，环境温度为 300K，离为 escape。条件假设过程中，对模型进行如下假设：）混合气体为可压缩理想气体，只考虑煤油和氧气双组元的单步总包反应）不施加重力条件；）壁面采用绝热无滑移条件，不考虑与相邻环境的换热。算结果及分析型进行仿真计算，得到燃烧室沿轴线上的压力分布，并与文献结果进行.2。

第 3 章 气氧煤油燃烧数值模拟模型验证以看出，仿真得到的压力曲线与参考文献的压力曲线变化规烧室沿轴线上的压力基本保持在 2MPa 左右，而文献中的结在 5.5%左右。性验证程度会影响到燃烧流场的计算结果，网格过少会导致计算很度较低；但网格过多则会占用大量的计算资源，且得到的计此为节约计算成本并得到较好的计算结果，本文进行网格用 40 万、60 万、80 万、120 万网格进行网格无关性验证计

【参考文献】：
期刊论文
[1]RBCC引射火箭燃烧室设计及试验研究[J]. 朱韶华,田亮,刘亚冰,侯金丽,李轩,徐旭.  推进技术. 2014(10)
[2]火箭引射模态下一次火箭流量优化方法研究[J]. 吕翔,刘佩进,何国强,刘洋.  固体火箭技术. 2010(06)
[3]RBCC混合燃烧模态一次火箭对燃烧稳定影响[J]. 潘科玮,何国强,刘佩进,杨斌.  推进技术. 2010(05)
[4]RBCC推进系统主火箭发动机气氧/煤油推力室研究[J]. 刘永兴,王魁,曹再勇.  火箭推进. 2009(06)
[5]一次燃气混合比对引射火箭二次燃烧火焰稳定的影响[J]. 李强,刘佩进,陈剑.  固体火箭技术. 2009(04)
[6]组合循环动力系统面临的挑战及前景[J]. 张蒙正,李平,陈祖奎.  火箭推进. 2009(01)
[7]一次火箭流量对RBCC性能影响的数值和实验研究[J]. 刘洋,何国强,刘佩进,李强,李宇飞.  固体火箭技术. 2008(05)
[8]QD128航改燃气轮机燃烧室数值模拟[J]. 金戈,张志学,顾铭企.  航空发动机. 2008(02)
[9]某型发动机燃烧室工作稳定性的数值计算[J]. 吕文菊,张宝诚,纪友哲,程新荣.  沈阳航空工业学院学报. 2006(02)
[10]SMC燃烧模式下引射火箭性能影响因素的实验研究[J]. 李宇飞,何国强,刘佩进.  推进技术. 2006(02)

博士论文
[1]燃气轮机燃烧室三维湍流的数值仿真[D]. 孟岚.哈尔滨工程大学 2002

硕士论文
[1]双燃料喷嘴设计与燃烧流场数值模拟[D]. 杨洪磊.哈尔滨工程大学 2010
[2]双燃料燃烧室燃烧流场数值模拟[D]. 贺红娟.哈尔滨工程大学 2009
[3]燃料裂解气燃烧技术研究[D]. 李金英.哈尔滨工程大学 2008
[4]短环形燃烧室内三维两相燃烧流动研究[D]. 邹葆华.西北工业大学 2006
[5]燃气轮机燃烧室燃烧流场的数值模拟[D]. 张顺利.哈尔滨工程大学 2005



本文编号：2983653