高超聲速燃燒室壁面熱流辨識方法研究.pdf

1、超聲速燃燒室作為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的主要?jiǎng)恿碓?，是影響超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵部件之一。預(yù)測發(fā)動(dòng)機(jī)的熱環(huán)境對發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及發(fā)動(dòng)機(jī)性能預(yù)測具有重要意義，而熱流密度是體現(xiàn)熱環(huán)境的重要指標(biāo)。但由于其內(nèi)部極端熱物理?xiàng)l件，導(dǎo)致內(nèi)壁面熱流極難測量，為了實(shí)現(xiàn)對熱流密度的精確認(rèn)識，本文提出了一種基于外壁面溫度計(jì)算熱流密度的方法。
　　首先，針對超聲速燃燒室的內(nèi)壁面建立一維和二維的熱流計(jì)算模型。燃燒室壁面溫度的變化和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程

2、緊密相關(guān)，在短時(shí)間工作過程中，壁面導(dǎo)熱處于非穩(wěn)態(tài)狀況。根據(jù)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱特性，建立了壁面導(dǎo)熱的控制方程，采用第二類邊界條件，通過公式推導(dǎo)，建立了燃燒室內(nèi)部的熱流密度和內(nèi)外壁面溫度的關(guān)系式。在控制方程的基礎(chǔ)上，建立仿真模型，能夠精確計(jì)算給定熱流密度情況下壁面的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程。熱流辨識結(jié)果表明，通過外壁溫推導(dǎo)內(nèi)壁面熱流密度的計(jì)算方法具有較高的精確性。
　　其次，建立高超聲速燃燒室熱流密度計(jì)算仿真平臺?；诓煌r下測量得到的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)

3、的外壁面溫度，通過一維和二維的熱流計(jì)算模型，計(jì)算出了燃燒室內(nèi)部熱流密度分布。通過熱流分布推斷出超聲速燃燒室的燃燒區(qū)域的位于超聲速燃燒室的后兩段，并且處于中間位置。
　　最后，在以上熱流辨識應(yīng)用于熱流密度計(jì)算的基礎(chǔ)上，針對以高焓氣流發(fā)生器為加熱源模擬超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)環(huán)境，建立了熱防護(hù)系統(tǒng)測試試驗(yàn)臺。通過實(shí)驗(yàn)測量的外壁面溫度，計(jì)算出高焓氣流發(fā)生器的加熱能力。結(jié)果表明，其熱流密度水平和超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部熱流密度水平相當(dāng)，說明可以用