超燃冲压发动机燃烧室流场分析

发布时间：2020-04-13 01:05

【摘要】：随着全球航空航天技术的不断革新,人类对飞行器的速度有着无止境地追求,由亚声速到超声速,再到高超声速,每一个阶段的跨越都是人类技术的革命。高超声速飞行器所用的推重比较高的一种就是超燃冲压发动机,而其中的固体燃料超燃冲压发动机以其反应速度快,结构相对简单,易于储存运输等优势,使其在高超声速推进技术中有着广阔的研究前景。本文涉及到的固体燃料超燃冲压发动机有两种构型,一种是固体燃料超燃冲压发动机燃烧室的理论构型,另一种为固体火箭超燃冲压发动机燃烧室的理论构型。为了研究其发动机燃烧室的工作特性及内部的流场情况,本文对第一种构型进行了固体燃料退移后的建模计算,分析了固体燃料退移后燃烧室内的流场情况,燃烧室轴线位置出现激波串,且由于退移的发生,燃烧室扩张段热解后的燃气与空气掺混更加充分,并通过模拟计算得出的参数求得此时燃烧室的燃烧效率为69.9%。对第二种构型通过添加镁粉作为固体燃料的方式进行了数值模拟,并分析了其工作状态和流场情况,得到此种状态下的燃烧室由于镁粉的参与,最高温度可达3861K,比冲为2219s。然后又对这一构型通过改变燃烧室空气入口和燃气入口参数的方式,对其工作过程进行了稳态模拟,通过分析比较不同工况下燃烧室内的流场特性,得出燃气入口总压的变化更容易影响燃烧室的推力及比冲。
【图文】：

固体燃料,超燃冲压发动机

图 1-1 固体燃料超燃冲压发动机Fig.1-1 Diagram of solid-fuel scramjet体燃料超燃冲压发动机构型是最早被提出的理论构型，这种构压发动机的结构，如图 1-1 所示，在燃烧室内壁浇注固体燃料流由进气道减速增压进入燃烧室，而减速后的空气来流速度仍在空气来流的作用下热解，与空气进行掺混燃烧产生高温高压生正推力。世纪 80 年代末，美国海军研究生院的 Witt[12]首次进行了固体连式试验，证明固体燃料能在超声速来流中燃烧，其设计中烯酸甲酯）作为固体燃料，利用凹腔使来流形成回流区，以起的作用，而后 Angus[13]对其加以改进，将燃烧室中后部设计成问题。但是这两次试验中都在燃烧室入口处加以少量氢气来进4 年，以色列理工学院 Ben-Yakar[14]对燃烧室的构型进一步改成功的在没有喷加氢气的情况下进行了自点火以及稳定燃烧，超燃冲压发动机技术的可行性，给出了燃烧室构型尺寸对点火

燃烧室构型,燃烧室,固体燃料

Fig.1-1 Diagram of solid-fuel scramjet超燃冲压发动机构型是最早被提出的理论构型，这种构机的结构，，如图 1-1 所示，在燃烧室内壁浇注固体燃料，气道减速增压进入燃烧室，而减速后的空气来流速度仍来流的作用下热解，与空气进行掺混燃烧产生高温高压力。0 年代末，美国海军研究生院的 Witt[12]首次进行了固体验，证明固体燃料能在超声速来流中燃烧，其设计中采酯）作为固体燃料，利用凹腔使来流形成回流区，以起，而后 Angus[13]对其加以改进，将燃烧室中后部设计成是这两次试验中都在燃烧室入口处加以少量氢气来进色列理工学院 Ben-Yakar[14]对燃烧室的构型进一步改进在没有喷加氢气的情况下进行了自点火以及稳定燃烧，压发动机技术的可行性，给出了燃烧室构型尺寸对点火步研究了固体燃料的退移机理。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V235.21

【参考文献】