燃烧加热污染组分对高超气动/推进性能影响研究
发布时间：2021-11-02 01:39
在吸气式高超声速飞行器一体化性能地面试验中,需要对试验气体进行加热,以获得与飞行条件相匹配的高焓来流。得益于其低廉的运行成本、较强的可操作性,特别是模拟真实飞行高焓来流的能力,燃烧加热风洞满足了当前大尺度地面试验的需要,成为了这一研究领域的主力设备之一。但其燃烧加热方式会不可避免地在试验气体中附加水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）等燃烧产物,从而使试验气体组成区别于真实空气,即形成所谓“污染”。污染组分将造成风洞试验气体物理化学属性与真实空气存在一定差异,从而给地面试验结果向真实飞行状态的外推带来不确定性,同时地面试验也难以完全模拟真实飞行状态下的所有来流参数。目前对污染效应的研究主要集中在其对化学反应机理和发动机燃烧室工作性能的影响上,而对由于热力学特性改变带来的气动特性改变研究较少。本文通过理论分析、数值模拟、试验测量等手段,考察了燃烧加热风洞污染组分对高超声速气动性能的影响及其内在机理。在此基础上,采用简单构型比拟高超声速飞行器不同局部绕流特征,考察其在不同气流参数匹配方式中的气动压缩特性,提出了一种对准确获得飞行器气动特性较有利的匹配方式。为了评估与分析燃烧加热风洞中推进性能...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．４?８－化ＨＴＴ风洞结构示意圍口＊１??
热风洞的运行方式可分为连续式与脉冲式两种。美国ＮＡＳＡＬａｎｇｋｙ中屯、的８－Ｆｔ．??ＨＴＴ风洞ＰＷ和Ａｒｎｏｌｄ中屯、的ＡＰＴＵ风洞ＰＷ是连续式燃烧加热风洞的典型代表，??图１．４为８－Ｆｔ．?ＨＴＴ风洞结构示意图。中国空气动力研究与发展中也（ＣＡＲＤＣ）在??乐嘉陵院±带领下，创造性地发展出了脉冲方式运行的燃烧风洞Ｗ，４ｉ］，图１．５为??其结构示意困。??ｎｏｚｚｌｅ?ｄｉｆｆｔｎｅｒ??＾?１，?一??ｃｏｍｔｘｊｓｔｏｒ?ｔｅｓｔ?ｓｅｃｔｉｏｎ?■?Ｊ?ｗ?ｅｊｅｃｔｏｒ??图１．４?８－化ＨＴＴ风洞结构示意圍口＊１??／—?１扑巧气》?２．坦止阳??３￥．就；差?Ｈｗｉｉ??Ｊ５＾ｎｒ?７．＃料々开ｆｌ?Ｂ．?ｇｓ空管??资壯?１１?Ａ?９．?ｔｉ化刑化巧田１０．?＊化机设ｉｌ??ｉｎ＾?替’?１，．推化巧?ａ?１２．１＃，??里?Ａ?１３．曲检段?１４．真空ａ??８?９?—１０?１１?１２?１３?Ｈ??图１．５?ＣＡＲＤＣ脉冲巧烧风洞结构示意图［ｕ］??相对其他加热方式，燃烧加热具有风洞尺度受限制较低、试验时间较长等优??势，能巧满足上文提到的离超声速气动／推进一体化试验的基本需求：同时，由??于其建设与运行成本低，可操作性强，运行方式灵活多变，在推进试验中应用广??泛
希望能巧解决地面试验过程中污染介质、气流持续时间对超燃冲压发动机性??能影巧等问題。研巧中典型的对比试验设备分别在污染设备与纯巧空气设备中??进化前者采用燃烧加热，Ｗ?ＮＡＳＡ?Ｌａｎｇｌｅｙ中也的８－Ｆｔ?ＨＴＴ风铜（图１．巧为代??表，后者采用电加热或教波加热，Ｗ弗吉尼亚大学的超声速燃巧设备（困１．７）与??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]A hybrid CFD/characteristics method for fast characterization of hypersonic blunt forebody/inlet flow[J]. GAO WenZhi,LI ZhuFei,YANG JiMing. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(10)
[2]大幅度延长激波风洞试验时间[J]. 俞鸿儒. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(09)
[3]H2O/CO2污染对煤油燃料双模态超声速燃烧室影响研究[J]. 陈亮,宋文艳,罗飞腾. 推进技术. 2015(02)
[4]X-51A实现高超声速持续飞行[J]. 张东宝. 国际航空. 2013 (07)
[5]美国空军圆满完成X-51A第四次试飞[J]. 牛文,李文杰. 飞航导弹. 2013(05)
[6]长试验时间爆轰驱动激波风洞技术研究[J]. 姜宗林,李进平,赵伟,刘云峰,俞鸿儒. 力学学报. 2012(05)
[7]Experimental and Numerical Studies of Vitiated Air Effects on Hydrogen-fueled Supersonic Combustor Performance[J]. LUO Feiteng, SONG Wenyan*, ZHANG Zhiqiang, LI Weiqiang, LI Jianping School of Power and Energy, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China. Chinese Journal of Aeronautics. 2012(02)
[8]H2O/CO2组分对氢和乙烯超声速燃烧室性能影响数值模拟[J]. 张志强,宋文艳,罗飞腾. 西北工业大学学报. 2012(02)
[9]基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的高速气流流速测量方法研究[J]. 张亮,刘建国,阚瑞峰,刘文清,张玉钧,许振宇,陈军. 物理学报. 2012(03)
[10]基于激光吸收光谱技术测量瞬态超声速流场温度[J]. 陶波,叶景峰,赵新艳,张立荣,胡志云,叶锡生. 中国激光. 2011(12)
博士论文
[1]鼻锥钝化轴对称高超声速进气道流动特性研究[D]. 高文智.中国科学技术大学 2015
[2]高超声速进气道起动特性机理研究[D]. 李祝飞.中国科学技术大学 2013
[3]伴随凝结的无粘可压缩流动研究[D]. 程万.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]尺度效应对高超声速二元进气道自起动性能的影响[D]. 凌岗.中国科学技术大学 2014
[2]基于TDLAS的污染组分对高超声速试验热力学参数的影响研究[D]. 姜宏亮.中国科学技术大学 2014
[3]Φ1米高超声速风洞加热器试验电源及温控系统设计[D]. 赖小平.国防科学技术大学 2006
本文编号：3471091
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．４?８－化ＨＴＴ风洞结构示意圍口＊１??
热风洞的运行方式可分为连续式与脉冲式两种。美国ＮＡＳＡＬａｎｇｋｙ中屯、的８－Ｆｔ．??ＨＴＴ风洞ＰＷ和Ａｒｎｏｌｄ中屯、的ＡＰＴＵ风洞ＰＷ是连续式燃烧加热风洞的典型代表，??图１．４为８－Ｆｔ．?ＨＴＴ风洞结构示意图。中国空气动力研究与发展中也（ＣＡＲＤＣ）在??乐嘉陵院±带领下，创造性地发展出了脉冲方式运行的燃烧风洞Ｗ，４ｉ］，图１．５为??其结构示意困。??ｎｏｚｚｌｅ?ｄｉｆｆｔｎｅｒ??＾?１，?一??ｃｏｍｔｘｊｓｔｏｒ?ｔｅｓｔ?ｓｅｃｔｉｏｎ?■?Ｊ?ｗ?ｅｊｅｃｔｏｒ??图１．４?８－化ＨＴＴ风洞结构示意圍口＊１??／—?１扑巧气》?２．坦止阳??３￥．就；差?Ｈｗｉｉ??Ｊ５＾ｎｒ?７．＃料々开ｆｌ?Ｂ．?ｇｓ空管??资壯?１１?Ａ?９．?ｔｉ化刑化巧田１０．?＊化机设ｉｌ??ｉｎ＾?替’?１，．推化巧?ａ?１２．１＃，??里?Ａ?１３．曲检段?１４．真空ａ??８?９?—１０?１１?１２?１３?Ｈ??图１．５?ＣＡＲＤＣ脉冲巧烧风洞结构示意图［ｕ］??相对其他加热方式，燃烧加热具有风洞尺度受限制较低、试验时间较长等优??势，能巧满足上文提到的离超声速气动／推进一体化试验的基本需求：同时，由??于其建设与运行成本低，可操作性强，运行方式灵活多变，在推进试验中应用广??泛
希望能巧解决地面试验过程中污染介质、气流持续时间对超燃冲压发动机性??能影巧等问題。研巧中典型的对比试验设备分别在污染设备与纯巧空气设备中??进化前者采用燃烧加热，Ｗ?ＮＡＳＡ?Ｌａｎｇｌｅｙ中也的８－Ｆｔ?ＨＴＴ风铜（图１．巧为代??表，后者采用电加热或教波加热，Ｗ弗吉尼亚大学的超声速燃巧设备（困１．７）与??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]A hybrid CFD/characteristics method for fast characterization of hypersonic blunt forebody/inlet flow[J]. GAO WenZhi,LI ZhuFei,YANG JiMing. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2015(10)
[2]大幅度延长激波风洞试验时间[J]. 俞鸿儒. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(09)
[3]H2O/CO2污染对煤油燃料双模态超声速燃烧室影响研究[J]. 陈亮,宋文艳,罗飞腾. 推进技术. 2015(02)
[4]X-51A实现高超声速持续飞行[J]. 张东宝. 国际航空. 2013 (07)
[5]美国空军圆满完成X-51A第四次试飞[J]. 牛文,李文杰. 飞航导弹. 2013(05)
[6]长试验时间爆轰驱动激波风洞技术研究[J]. 姜宗林,李进平,赵伟,刘云峰,俞鸿儒. 力学学报. 2012(05)
[7]Experimental and Numerical Studies of Vitiated Air Effects on Hydrogen-fueled Supersonic Combustor Performance[J]. LUO Feiteng, SONG Wenyan*, ZHANG Zhiqiang, LI Weiqiang, LI Jianping School of Power and Energy, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China. Chinese Journal of Aeronautics. 2012(02)
[8]H2O/CO2组分对氢和乙烯超声速燃烧室性能影响数值模拟[J]. 张志强,宋文艳,罗飞腾. 西北工业大学学报. 2012(02)
[9]基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的高速气流流速测量方法研究[J]. 张亮,刘建国,阚瑞峰,刘文清,张玉钧,许振宇,陈军. 物理学报. 2012(03)
[10]基于激光吸收光谱技术测量瞬态超声速流场温度[J]. 陶波,叶景峰,赵新艳,张立荣,胡志云,叶锡生. 中国激光. 2011(12)
博士论文
[1]鼻锥钝化轴对称高超声速进气道流动特性研究[D]. 高文智.中国科学技术大学 2015
[2]高超声速进气道起动特性机理研究[D]. 李祝飞.中国科学技术大学 2013
[3]伴随凝结的无粘可压缩流动研究[D]. 程万.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]尺度效应对高超声速二元进气道自起动性能的影响[D]. 凌岗.中国科学技术大学 2014
[2]基于TDLAS的污染组分对高超声速试验热力学参数的影响研究[D]. 姜宏亮.中国科学技术大学 2014
[3]Φ1米高超声速风洞加热器试验电源及温控系统设计[D]. 赖小平.国防科学技术大学 2006
本文编号：3471091
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