固沖發(fā)動機補燃室摻混燃燒特性及結構參數優(yōu)化研究.pdf

1、固體火箭沖壓發(fā)動機簡稱固沖發(fā)動機，具有比沖高、質量小、機動性好、燃氣流量可調、燃料安全易存儲等優(yōu)點，備受人們關注和期待。補燃室高效燃燒技術是固沖發(fā)動機能否進入型號研制的關鍵問題，發(fā)動機性能預示是設計者迫切希望實現(xiàn)的技術。針對固沖發(fā)動機補燃室高效燃燒技術及性能預示方面，迫切需要開展更加深入細致的研究。
　　通過數值仿真、理論分析及試驗研究的方法，開展了固沖發(fā)動機補燃室內摻混燃燒特性研究，摻混燃燒相關性分析以及補燃室結構優(yōu)化方面的相關

2、研究。對增進發(fā)動機內部摻混、燃燒過程的認識和理解，提高發(fā)動機性能具有一定的指導意義。
　　建立了一套可模擬補燃室摻混過程及燃燒過程的數值方法，開展了相關發(fā)動機試驗，包括冷流試驗和熱試驗，驗證了數值方法的準確性和可靠性。分析了補燃室氣相湍流燃燒和顆粒點火燃燒的影響因素，提出了燃料周圍氧濃度是影響燃燒速率的主要因素，確定了補燃室摻混效果研究的必要性。
　　結合國內外摻混問題的研究現(xiàn)狀，建立了以補燃室內氣相摻混度、顆粒摻混度及氧燃

3、比為評價指標的摻混評價方法。定量分析了補燃室內空間各處燃氣組分和凝相顆粒與氧氣的摻混效果。在此基礎上，利用數值模擬的方法研究了補燃室結構參數，包括進氣方式、燃氣噴口結構、進氣角度等參數對摻混和燃燒過程的影響分析。發(fā)現(xiàn)兩者之間存在緊密聯(lián)系。
　　為進一步了解補燃室內摻混和燃燒過程的相互聯(lián)系，開展了冷流摻混與熱流摻混效果的對比分析，冷流摻混效果與熱流燃燒效率的對比分析，驗證了冷流摻混效果預示發(fā)動機燃燒效率的可行性。針對研究對象，建立了

4、以顆粒摻混度為主要考察指標，兼顧頭部氣相摻混度與氧燃比的摻混評價準則。開展了固沖發(fā)動機熱試驗，采用摻混燃燒相關性分析對試驗工況進行了改進，改進后的試驗燃燒效率得到有效提升，驗證了摻混燃燒相關性分析的合理性。
　　開展了補燃室結構參數的優(yōu)化研究，發(fā)現(xiàn)了各結構參數之間對補燃室性能影響存在交互作用，某參數不同水平下，其他參數對燃燒效率的影響趨勢可能相反。進而采用含交互作用的正交試驗優(yōu)化方法，對某一構型的固沖發(fā)動機補燃室進行了結構參數優(yōu)化