高频声振荡对航空煤油和乙醇喷雾宏观特性的影响

发布时间：2021-11-19 18:51

　　燃油雾化和蒸发是航空发动机和液体火箭发动机工作过程中,燃烧不稳定性的产生和发展过程中的重要影响因素,也是燃烧不稳定性研究中的一个重要的主动控制手段。在航空发动机和液体火箭发动机的研制过程中,会遇到各种各样的问题,尤其是燃烧不稳定性（combustion instability）问题。燃烧不稳定性问题是这些发动机的研制中制约发动机性能的一大主要因素。燃烧不稳定性可以根据燃烧室内压力震荡的频率划分,震荡频率在1000 Hz以上的不稳定燃烧称为高频燃烧不稳定性。这种频率下的不稳定燃烧,经常导致发动机部件严重的振动和热负荷增加,可在很短的时间内对发动机造成明显的破坏,对发动机安全性和稳定性产生威胁。解决燃烧不稳定性问题是研制新型航空发动机和液体火箭发动机的主要课题之一。本研究旨在分析和研究高频声振荡下航空煤油和乙醇喷雾的宏观特性,为燃烧不稳定性研究中压力振荡对喷雾作用机理的研究提供理论依据。搭建声振荡对喷雾特性影响研究的实验台架,设计和搭建台架中的燃油喷射模块、图像摄取模块和声振荡模块。获得不同条件下的喷雾图像后,利用MATLAB对采集到的图像进行处理,提取和分析相关数据。通过多阈值图像法分析... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

燃烧不稳定性对推力燃烧室的破坏Fig.1-1Damagecausedbycombustioninstability

图 1-2 燃烧不稳定性反馈简图[9]Fig. 1-2 Combustion instability feedback diagram室的压力振荡频率和激发机理，发动机的燃烧不稳定性可分为>1000 Hz）、中频燃烧不稳定性（200 Hz~1000 Hz）和低频燃 Hz）[9]。其中高频燃烧不稳定性又被称为声学不稳定性，它的频燃烧不稳定性的产生是由于燃烧过程和燃烧室声学特性的耦定性发生时，发动机会有剧烈的机械振动，可能会导致发动机者导管的损坏。同时，由于燃气热释放率的不均匀性导致局部部件的热负荷增加，造成烧蚀。根据声学特性，高频燃烧不稳型、切向振型和组合振型。切向燃烧不稳定性可能导致保护室可在很短的时间内（不到 1 s）将燃烧室头部烧毁。烧不稳定性的影响

Chehroudi等[24]建立了亚临界-超临界喷射实验台，如图1-3所示，并将声场导入定容弹，如图1-4所示。他们将低温液氮喷射至环境温度以及压力为1.46MPa,2.48 MPa和4.86 MPa条件下的定容弹中。这些压力分别对应亚临界、近临界和超临界条件。结果显示，液氮射流在低速条件和近临界条件下，声场对其影响最大。图1-3 亚临界-超临界喷雾实验台[24]Fig. 1-3 Sub- to super-critical jet injection test bench

【参考文献】：
期刊论文
[1]压力振荡环境下液滴蒸发动态响应特性研究[J]. 尹婷,吴高杨,聂万胜.  火箭推进. 2015(04)
[2]低频压力振荡环境下运动液滴蒸发过程的准稳态模型[J]. 苏凌宇,聂万胜,刘卫东.  推进技术. 2011(05)
[3]低频压力振荡环境下静止液滴蒸发过程的准稳态模型[J]. 苏凌宇,刘卫东.  推进技术. 2010(03)
[4]乙醇液滴蒸发过程对压力振荡动态响应的试验研究[J]. 苏凌宇,于江飞,刘卫东.  推进技术. 2009(03)
[5]液体火箭发动机燃烧稳定性CFD分析[J]. 庄逢辰,赵文涛,刘卫东,邹勤,聂万胜.  燃烧科学与技术. 2001(01)
[6]振荡环境下推进剂液滴亚临界蒸发响应特性[J]. 刘卫东,周进,王振国.  航空动力学报. 2001(01)

博士论文
[1]液体火箭发动机燃烧稳定性理论、数值模拟和实验研究[D]. 黄玉辉.国防科学技术大学 2001

硕士论文
[1]基于卡门涡街的声场与喷雾特性研究[D]. 王岩.浙江大学 2015



本文编号：3505650