支板-壁面燃油分配對(duì)超聲速燃燒室燃燒性能的影響.pdf

1、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)具有比沖大、速度快等優(yōu)點(diǎn)，時(shí)大氣層內(nèi)部高超聲速飛行器的最佳動(dòng)力裝置，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的最關(guān)鍵部件是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，在短的工作距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)航空煤油的摻混、點(diǎn)火、穩(wěn)燃等過(guò)程是燃燒室燃燒所亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室壁面存在巨大的熱防護(hù)壓力，解決燃燒室壁面熱防護(hù)問(wèn)題實(shí)現(xiàn)燃燒室長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作也是一個(gè)難點(diǎn)。為此，本文中進(jìn)行了不同支板/壁面分配對(duì)超聲速燃燒室燃燒性能的研究工作，主要內(nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)地面實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)

2、行了燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)需要進(jìn)行的噴油工況對(duì)燃燒室尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定燃燒室總擴(kuò)張比及各段長(zhǎng)度，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)地面直連式試驗(yàn)臺(tái)相關(guān)部件及工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，為以后幾章內(nèi)容做好鋪墊。
　　對(duì)支板/壁面組合噴油方式進(jìn)行了三維仿真研究，對(duì)比了不同工況下燃料的摻混及燃燒特性。通過(guò)對(duì)冷流摻混的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)采用組合噴油的方式在噴注開(kāi)始時(shí)質(zhì)量就得到了分散，更加有利于摻混即摻混效率較高。不同支板/壁面燃油配比會(huì)對(duì)燃燒室性能產(chǎn)生較大影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)支板

3、/壁面燃油均勻分配的時(shí)候燃燒室具有最優(yōu)性能。壁面噴油位置處左右壁面氧氣含量豐富，左右壁面噴油比上下壁面噴油燃燒性能更優(yōu)。通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)支板/壁面噴油方式壁面熱載荷要低于支板/凹腔噴油方式。
　　進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了不同燃油分配條件下超聲速燃燒室的穩(wěn)定裕度及燃燒性能。研究表明，通過(guò)加入壁面噴油的方式，燃燒室的穩(wěn)定裕度得到提升，通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理，得到了當(dāng)前燃燒室的穩(wěn)定工作邊界，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)噴油方案制定提供借鑒；

4、但壁面噴油加入會(huì)在一定程度上降低燃燒室燃燒效率及比沖等性能。通過(guò)進(jìn)行燃燒室壁面噴油位置的研究，發(fā)現(xiàn)壁面燃油從上下壁面注入時(shí)更容易與中心火焰接觸并參與燃燒。
　　對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)壁面熱流密度進(jìn)行了計(jì)算分析，對(duì)支板/壁面組合噴油工況下燃燒室熱防護(hù)性能進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，采用組合噴油的燃燒組織方式能夠降低燃燒室壁面熱流密度。一方面，將部分支板煤油分配到壁面進(jìn)行壁面燃料注入，降低了支板燃油當(dāng)量比，降低壁面熱流密度；另一方面，壁面煤油加入