高温碳氢组分喷射特性实验研究

发布时间：2017-10-06 20:04

  本文关键词：高温碳氢组分喷射特性实验研究

  更多相关文章： 超燃冲压发动机 PIV 轴向速度 喷射仿真 贯穿长度

【摘要】：超燃冲压发动机采用吸热型碳氢燃料进行壁面冷却,而碳氢燃料吸热后发生裂解,生成气相为主的小分子碳氢燃料。本文基于先进的光学测量仪器PIV和计算流体力学FLUENT仿真手段对作为裂解气之一的乙烯喷射特性进行了研究。自行设计和搭建了气体喷射实验台,设计并研制了喷嘴,气体保护腔以及示踪粒子加入装置等。通过对PIV拍摄的原始图像解析以及数据提取和相关处理,研究了温度、压力、喷嘴尺寸对喷射轴向速度变化和锥角的影响。对于乙烯的喷射特性,实验能够显示的有限,因此用FLUENT对乙烯喷射的数值模拟作为实验补充。主要观察了气体剪切层的形成和发展,温度、压力、湍动能云图和它们分别对应的轴向变化曲线,压力、温度对势流核长度和贯穿长度的影响。经过实验研究发现:在流场分布和断面轴向速度分布方面:乙烯卷吸空气进入射流流体,使得轴向射流流量增大,射流速度降低。乙烯浓度在轴向和径向上随射流发展逐渐减小,气体射流具有扩散性和相似性。不同工况下压力、温度对轴向速度分布规律和喷射锥角的影响方面:压力增大,轴向速度随之增大,不同压力下的轴向速度衰减趋势相同,温度对速度的影响主要体现在喷嘴出口附近。锥角随压力和温度的增大而减小。数值模拟结果发现:射流的贯穿长度随压力的增大而增大,随温度的升高而降低。射流的势流核长度只受压力的影响,随压力的升高而增大,而温度对其几乎没有影响。最后对该课题的研究进行了适当总结,并对接下来的研究工作进行了展望。
【关键词】：超燃冲压发动机 PIV 轴向速度 喷射仿真 贯穿长度
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V235.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.2 燃料射流的不同形式12-13
• 1.3 燃料喷射研究方法13-14
• 1.4 燃料喷射的研究现状14-15
• 1.5 本文的主要研究内容15-16
• 第二章 高温碳氢组分喷射PIV实验装置及测量方法16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 PIV测量技术及基本原理16-22
• 2.2.1 PIV测量技术原理16-17
• 2.2.2 PIV测量系统组成17-22
• 2.3 实验所用PIV系统参数及测量方法22-28
• 2.3.1 PIV系统参数22-25
• 2.3.2 PIV系统的调试和标定25-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 高温碳氢组分喷射特性实验及其结果分析30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 高温碳氢组分喷射实验方案30-38
• 3.2.1 高温实验台系统30-33
• 3.2.2 实验工况设定33-34
• 3.2.3 高温管道加热特性34-35
• 3.2.4 实验过程中注意事项35-38
• 3.3 高温碳氢组分喷射特性实验结果分析38-44
• 3.3.1 射流流场及断面速度分布规律38-41
• 3.3.2 压差、温度对轴向速度分布的影响41-42
• 3.3.3 压差、温度对喷射锥角的影响42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 高温碳氢组分喷射过程的数值模拟方法及结果分析45-58
• 4.1 引言45
• 4.2 控制方程的数学模型45-52
• 4.2.1 控制方程[45-49]45-48
• 4.2.2 湍流模型的建立48-50
• 4.2.3 几何模型的建立50
• 4.2.4 网格生成50-51
• 4.2.5 定义Part和设置边界条件51-52
• 4.3 高温碳氢组分喷射特性计算结果分析52-57
• 4.3.1 模拟工况设定和模型验证52-53
• 4.3.2 模拟结果分析53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 结论和展望58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

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本文编号：984723