超燃冲压发动机射流破碎雾化特性研究
发布时间：2022-10-03 16:17
超燃冲压发动机作为实现高超音速飞行的首要关键技术,其燃烧系统中液体煤油垂直喷入超音速横流的破碎与雾化混合过程,对发动机高效点火与稳定燃烧有着重大影响。而拍摄方法的瓶颈会造成数据图像出现拖影现象,阻碍了对超音速横流条件下煤油射流破碎雾化机理的深入研究。因此,本文在解决超音速横流中射流雾化图像拖影问题的基础上,将试验研究和数值模拟相结合,着重分析超音速横流中煤油垂直射流的破碎特性、流场分布特性、气体分布特性和粒子分布特性,进一步丰富超音速横流中射流破碎雾化理论。首先搭建超音速横流中射流雾化可视化平台,利用激光阴影法与CCD（Charge Couple Device）相机相结合对超音速横流中射流破碎特性实现无拖影高分辨率拍摄,在验证射流柱破碎过程中表面波存在的同时,成功捕捉到拉丝、雾块等流动特征,分析了射流区域的破碎特性。试验结果表明:超音速横流中射流雾化区域按照结构特征分为表面波主导的破碎区域、快速雾化区域以及均匀雾化区域。随着喷孔直径或液气动压比的增加,射流的空流区域和射流夹角都会增加,并且在相同位置处射流的穿透深度也会提高;但是相对于提高动压比,增加喷孔直径对提高射流穿透能力的影响力更...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 试验研究
1.2.2 模拟研究
1.3 主要研究内容
第二章 超音速横流中射流破碎试验和数据分析方法
2.1 试验装置
2.1.1 脉冲风洞
2.1.2 激光阴影装置
2.1.3 高速纹影装置
2.1.4 同步控制系统
2.2 数据处理
2.3 本章总结
第三章 超音速横流中射流破碎和流场结构特性分析研究
3.1 超音速横流中射流破碎特性分析
3.1.1 液气动压比对射流破碎特性的影响
3.1.2 喷孔直径对射流破碎特性的影响
3.2 超音速横流中流场结构特性分析
3.2.1 液气动压比对流场结构特性的影响
3.2.2 喷孔直径对流场结构特性的影响
3.3 本章总结
第四章 超音速横流中射流雾化模型建立与验证
4.1 几何模型及边界条件
4.1.1 几何模型
4.1.2 边界条件
4.2 射流雾化模型
4.2.1 离散相模型
4.2.2 湍流模型
4.2.3 气液相控制方程
4.2.4 破碎模型
4.3 模型调试及网格独立性检验
4.3.1 模型调试
4.3.2 网格独立性检验
4.4 模型验证
4.5 本章小结
第五章 超音速横流中气体分布和射流雾化特性分析研究
5.1 超音速横流中气体分布与射流雾化特性分析
5.1.1 超音速横流中气体分布特性分析
5.1.2 超音速横流中射流喷雾化特性分析
5.2 喷孔直径对气体分布和射流雾化特性的影响
5.2.1 喷孔直径对气体分布特性的影响
5.2.2 喷孔直径对射流雾化特性的影响
5.3 液气动压比对气体分布和射流雾化特性的影响
5.3.1 液气动压比对气体分布特性的影响
5.3.2 液气动压比对射流雾化特性的影响
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]KH-RT模型在横向来流作用下射流雾化过程的应用[J]. 刘日超,乐嘉陵,杨顺华,郑忠华,宋文艳,黄渊. 推进技术. 2017(07)
[2]超声速气流中液体横向射流雾化破碎模型改进[J]. 杨东超,朱卫兵,孙永超,陈宏. 推进技术. 2017(02)
[3]超声速横向气流中射流破碎过程的数值研究[J]. 李宝文,聂万胜,丰松江,田希晖,汪洪波. 导弹与航天运载技术. 2016(06)
[4]超声速气流中液体横向射流的破碎特性[J]. 李锋,吕付国,罗卫东,赵凯,王昌胜,熊溢威. 北京航空航天大学学报. 2015(12)
[5]超声速气流中液体横向射流组合喷注特性实验[J]. 仝毅恒,李清廉,吴里银,李春. 国防科技大学学报. 2014(02)
[6]脉冲全息技术在发动机射流雾化场测量中的应用[J]. 曹娜,徐青,曹亮,雷岚,韩长材,马继明,杜继业. 现代应用物理. 2013(04)
[7]横向射流对凹腔湍流特性影响的数值模拟[J]. 孙海俊,曾卓雄,徐义华,胡春波. 推进技术. 2014(01)
[8]超声速冷态流场液体射流雾化实验研究[J]. 陈亮,乐嘉陵,宋文艳,杨顺华,曹娜. 实验流体力学. 2011(02)
[9]超声速气流中凹槽结构煤油喷射和掺混研究[J]. 刘林峰,徐胜利,郑日恒,覃正,项林. 推进技术. 2010(06)
[10]超声速气流中横向射流雾化实验和数值模拟[J]. 刘静,王辽,张佳,韦宝禧,徐旭. 航空动力学报. 2008(04)
博士论文
[1]超声速横向射流混合与燃烧的大涡模拟研究[D]. 赵马杰.中国科学技术大学 2018
[2]可压缩横向射流和旋拧射流的大涡模拟研究[D]. 王国蕾.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]超声速气流中液体横向射流一次雾化的实验与大涡模拟研究[D]. 刘楠.国防科学技术大学 2015
[2]超声速气流中液体横向射流结构特性试验研究[D]. 李春.国防科学技术大学 2013
本文编号：3684394
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 试验研究
1.2.2 模拟研究
1.3 主要研究内容
第二章 超音速横流中射流破碎试验和数据分析方法
2.1 试验装置
2.1.1 脉冲风洞
2.1.2 激光阴影装置
2.1.3 高速纹影装置
2.1.4 同步控制系统
2.2 数据处理
2.3 本章总结
第三章 超音速横流中射流破碎和流场结构特性分析研究
3.1 超音速横流中射流破碎特性分析
3.1.1 液气动压比对射流破碎特性的影响
3.1.2 喷孔直径对射流破碎特性的影响
3.2 超音速横流中流场结构特性分析
3.2.1 液气动压比对流场结构特性的影响
3.2.2 喷孔直径对流场结构特性的影响
3.3 本章总结
第四章 超音速横流中射流雾化模型建立与验证
4.1 几何模型及边界条件
4.1.1 几何模型
4.1.2 边界条件
4.2 射流雾化模型
4.2.1 离散相模型
4.2.2 湍流模型
4.2.3 气液相控制方程
4.2.4 破碎模型
4.3 模型调试及网格独立性检验
4.3.1 模型调试
4.3.2 网格独立性检验
4.4 模型验证
4.5 本章小结
第五章 超音速横流中气体分布和射流雾化特性分析研究
5.1 超音速横流中气体分布与射流雾化特性分析
5.1.1 超音速横流中气体分布特性分析
5.1.2 超音速横流中射流喷雾化特性分析
5.2 喷孔直径对气体分布和射流雾化特性的影响
5.2.1 喷孔直径对气体分布特性的影响
5.2.2 喷孔直径对射流雾化特性的影响
5.3 液气动压比对气体分布和射流雾化特性的影响
5.3.1 液气动压比对气体分布特性的影响
5.3.2 液气动压比对射流雾化特性的影响
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]KH-RT模型在横向来流作用下射流雾化过程的应用[J]. 刘日超,乐嘉陵,杨顺华,郑忠华,宋文艳,黄渊. 推进技术. 2017(07)
[2]超声速气流中液体横向射流雾化破碎模型改进[J]. 杨东超,朱卫兵,孙永超,陈宏. 推进技术. 2017(02)
[3]超声速横向气流中射流破碎过程的数值研究[J]. 李宝文,聂万胜,丰松江,田希晖,汪洪波. 导弹与航天运载技术. 2016(06)
[4]超声速气流中液体横向射流的破碎特性[J]. 李锋,吕付国,罗卫东,赵凯,王昌胜,熊溢威. 北京航空航天大学学报. 2015(12)
[5]超声速气流中液体横向射流组合喷注特性实验[J]. 仝毅恒,李清廉,吴里银,李春. 国防科技大学学报. 2014(02)
[6]脉冲全息技术在发动机射流雾化场测量中的应用[J]. 曹娜,徐青,曹亮,雷岚,韩长材,马继明,杜继业. 现代应用物理. 2013(04)
[7]横向射流对凹腔湍流特性影响的数值模拟[J]. 孙海俊,曾卓雄,徐义华,胡春波. 推进技术. 2014(01)
[8]超声速冷态流场液体射流雾化实验研究[J]. 陈亮,乐嘉陵,宋文艳,杨顺华,曹娜. 实验流体力学. 2011(02)
[9]超声速气流中凹槽结构煤油喷射和掺混研究[J]. 刘林峰,徐胜利,郑日恒,覃正,项林. 推进技术. 2010(06)
[10]超声速气流中横向射流雾化实验和数值模拟[J]. 刘静,王辽,张佳,韦宝禧,徐旭. 航空动力学报. 2008(04)
博士论文
[1]超声速横向射流混合与燃烧的大涡模拟研究[D]. 赵马杰.中国科学技术大学 2018
[2]可压缩横向射流和旋拧射流的大涡模拟研究[D]. 王国蕾.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]超声速气流中液体横向射流一次雾化的实验与大涡模拟研究[D]. 刘楠.国防科学技术大学 2015
[2]超声速气流中液体横向射流结构特性试验研究[D]. 李春.国防科学技术大学 2013
本文编号：3684394
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