超声速后缘突扩凹腔燃烧室中的点火与火焰稳定过程研究

发布时间：2024-03-24 11:28

　　本文以超声速后缘突扩凹腔燃烧室中的气体流动和燃烧为研究背景,综合采用CH*基/OH*基自发辐射、火焰高速摄影、高速纹影以及壁面压力测量等实验观测手段并应用聚能火花塞和激光诱导等离子体两种强迫点火方式,同时基于OpenFOAM计算平台开展了冷流和燃烧流场数值仿真计算,系统研究了超声速后缘突扩凹腔燃烧室中的燃料输运及混合、强迫点火、火焰稳定等过程,进一步揭示了超声速流动和燃烧过程机理。首先,本文基于OpenFOAM计算平台提出了一种超声速湍流燃烧大涡模拟方法,详细介绍了自行开发的密度基可压缩多组分气相燃烧求解器scramjetFoam及其选用的部分搅拌器化学反应PaSR模型,并通过超声速支板燃烧DLR算例验证了scramjetFoam求解器模拟超声速流动和燃烧问题的有效性,为下文开展超声速后缘突扩凹腔燃烧室中的流动和燃烧过程数值计算提供技术支持。其次,采用上述大涡模拟方法对燃料喷注方案和凹腔构型对超声速后缘突扩凹腔燃烧室中的燃料输运及混合过程的影响进行了分析。发现凹腔上游燃料喷注距离的不同会对燃料的流动输运过程带来显著差别,但并不会显著改变流场中的混合效果。采用凹腔上游串联式燃料喷注方案时...

【文章页数】：181 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.2模型超燃冲压发动机后缘突扩凹腔燃烧室构型示意图

显的突扩效应，因此这种超燃冲压发动机燃烧室构型叫做超声速后缘突扩凹腔燃烧室。图1.2模型超燃冲压发动机后缘突扩凹腔燃烧室构型示意图Milligan等人所研究的模型燃烧室结构与本文中提到的超声速后缘突扩凹腔燃烧室具有类似的流场特征，即流动在凹腔附近或下游存在一个明显的突扩效应，....

图1.3论文结构脉络示意图

第八章是结论与展望，系统总结了本文中的主要研究内容以及创新点，并指出了下一步需要开展的研究工作。图1.3论文结构脉络示意图

图2.11kg/s直连式实验台实物图

将介绍试验中用到的流场诊断技术，包括高速摄影火焰成像、OH*CH*基自发辐射、高速纹影等。在仿真系统方面，将介绍本文用到的空天科学学院高超声速冲压发动机技术国防科技重点实验室高性能家超级计算长沙中心。2.1实验设备文中的试验都是基于国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动技重点实....

图2.2三组元空气加热器及加热器喷管为了模拟超声速飞行的来流总焓，通过酒精，氧气和空气三组元燃烧的方式

加热器燃烧室末端由圆变方连接一个矩形喷管。在加热器的头部设置有点火装置，点火方式则采用了火炬点火方式。图2.2三组元空气加热器及加热器喷管为了模拟超声速飞行的来流总焓，通过酒精，氧气和空气三组元燃烧的方式来加热空气，随后加热后的空气流经加热器喷管进行加速。表2.1给出了本实....

本文编号：3937376