部分覆蓋型凹腔的數(shù)值仿真和試驗研究.pdf

1、超聲速氣流中冷煤油的點火問題一直是超燃沖壓發(fā)動機研制的難點，本文以部分覆蓋型凹腔為研究對象，采用數(shù)值仿真和試驗相結(jié)合的方法，對部分覆蓋型凹腔的冷態(tài)和燃燒流場進(jìn)行了研究。
　　為了研究凹腔幾何構(gòu)型和來流馬赫數(shù)對部分覆蓋型凹腔流場的影響，對部分覆蓋型凹腔的流場進(jìn)行了數(shù)值仿真。發(fā)現(xiàn)覆蓋板長度對自由來流沒有明顯影響；長深比是影響不同深度凹腔的覆蓋區(qū)質(zhì)量交換的主要因素；覆蓋區(qū)質(zhì)量交換隨著長深比增大而減少；來流馬赫數(shù)增加，凹腔覆蓋區(qū)的質(zhì)量交換

2、下降；與大長深比凹腔相比，小長深比凹腔的覆蓋區(qū)質(zhì)量交換受長深比和來流馬赫數(shù)影響更加明顯。
　　通過對部分覆蓋型凹腔的冷態(tài)和燃燒的二維流場進(jìn)行了數(shù)值仿真，研究了凹腔部分覆蓋構(gòu)型對燃燒室流場的影響。比較了貧燃和富燃條件下，覆蓋板對凹腔燃料分布、流場溫度和燃燒效率的影響。研究發(fā)現(xiàn)貧燃下，覆蓋板有利于凹腔內(nèi)燃料的積累，提高了凹腔的火焰穩(wěn)定性，同時由于點火適宜的當(dāng)量比區(qū)域位于凹腔內(nèi)低速區(qū)，增強了凹腔點火能力；富燃下，覆蓋板使凹腔內(nèi)富燃環(huán)境進(jìn)

3、一步惡化，降低了凹腔的火焰穩(wěn)定性和燃燒效率，主要燃燒區(qū)部分向下游轉(zhuǎn)移。
　　對不同長深比的凹腔三維流場進(jìn)行了數(shù)值仿真，以研究鋸齒開縫對凹腔流場的影響。研究發(fā)現(xiàn)鋸齒開縫會導(dǎo)致剪切層展向速度不均，從而產(chǎn)生流向渦。鋸齒開縫在未開縫處，會將氣流引入覆蓋區(qū)，在開縫處，會將氣流排出覆蓋區(qū)，通過這種“引入-排出”的方式可以增強覆蓋區(qū)的質(zhì)量交換。鋸齒開縫使凹腔流動更容易轉(zhuǎn)為閉式。
　　對部分覆蓋型凹腔的冷煤油點火進(jìn)行了多次試驗嘗試。通過試驗