燃氣參數(shù)連續(xù)調(diào)節(jié)技術(shù)研究.pdf

1、本文采用理論分析、數(shù)值仿真和試驗研究的方法研究了可調(diào)燃氣發(fā)生器的關(guān)鍵技術(shù)----流量調(diào)節(jié)技術(shù)、噴注面積調(diào)節(jié)技術(shù)以及連續(xù)變工況燃氣生成技術(shù)。研究實現(xiàn)了燃氣參數(shù)連續(xù)穩(wěn)定調(diào)節(jié)。完成了對可調(diào)音速噴嘴、可調(diào)文氏管的流量調(diào)節(jié)特性的詳細研究，得到了可調(diào)節(jié)流件的動靜態(tài)流量特性；開展了動態(tài)霧化試驗、可調(diào)燃氣發(fā)生器試驗，對流量調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)霧化和燃燒過程形成了一定理解。整個研究過程對燃氣參數(shù)調(diào)節(jié)技術(shù)的研究具有一定指導(dǎo)意義。根據(jù)臨界流動和氣蝕的原則，分別設(shè)

2、計了可調(diào)音速噴嘴和可調(diào)文氏管，對氧氣和煤油流量進行調(diào)節(jié)。根據(jù)線性流量特性的要求，采用二次包絡(luò)線方法設(shè)計了可調(diào)節(jié)流件的塞錐型面。通過數(shù)值仿真初步認識了可調(diào)節(jié)流件內(nèi)部流場的特征，得到了可調(diào)節(jié)流件的流量特性。采用空氣和水作為介質(zhì)分別對可調(diào)音速噴嘴和可調(diào)文氏管的流量特性進行了研究。特別關(guān)注了兩者在流量調(diào)節(jié)過程中流量的線性程度、重復(fù)性和遲滯性，發(fā)現(xiàn)兩者線性程度高，重復(fù)性好，遲滯量小。文章重點對兩者流量調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性進行了研究，進行了不同流量

3、調(diào)節(jié)速率的試驗。試驗發(fā)現(xiàn)，可調(diào)音速噴嘴質(zhì)量流量調(diào)節(jié)速率小于3.107kg?s-2，可調(diào)文氏管質(zhì)量流量調(diào)節(jié)速率小于11.95kg?s-2時，流量調(diào)節(jié)過程可以認為是準穩(wěn)態(tài)過程。研究還發(fā)現(xiàn)，兩者的流量系數(shù)受邊界層影響顯著，并且流量系數(shù)與各自喉部水力直徑均符合冪函數(shù)關(guān)系。
　　本文設(shè)計了氣液同軸的離心式噴嘴，利用水和空氣對噴嘴的噴霧特性進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)噴嘴的流量特性穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，且流量系數(shù)幾乎不受流量調(diào)節(jié)速率的影響。采用高速攝影捕

4、捉了噴霧場在流量調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)過程，主要分析了噴霧錐角和破碎長度。噴霧錐角和破碎長度隨流量增大而增大，且隨流量變化的響應(yīng)速度很快。通過Ma lver n測粒儀測量了變流量工況下噴霧場粒徑隨流量調(diào)節(jié)的變化。試驗結(jié)果表明，噴霧場各處SMD隨流量變化的響應(yīng)很快，在噴霧錐內(nèi)，不同位置處粒徑均隨流量增大而減小，不同位置粒徑隨流量的變化趨勢基本一致。流量調(diào)節(jié)的整個過程可以看作是一個準靜態(tài)過程。采用分區(qū)噴注方案和同軸離心式噴嘴，整合可調(diào)音速噴嘴和可

5、調(diào)文氏管組成可調(diào)燃氣發(fā)生器系統(tǒng)，采用氧氣和煤油作為推進劑，進行了可調(diào)燃氣發(fā)生器試驗。試驗采用兩種方式改變混合比，一是保持氧氣流量不變煤油流量線性減小，二是煤油流量不變氧氣流量線性增加。試驗結(jié)果表明，兩種調(diào)節(jié)方式下可調(diào)燃氣發(fā)生器均能穩(wěn)定燃燒且響應(yīng)特性好。在極度富燃工況下，部分煤油未在燃燒室內(nèi)完成蒸發(fā)過程，因此煤油調(diào)節(jié)對燃燒室壓力的影響不如氧氣調(diào)節(jié)的影響大。氧氣流量的調(diào)節(jié)對燃氣發(fā)生器的燃燒室壓力影響顯著。分析認為流量調(diào)節(jié)對燃燒室火焰結(jié)構(gòu)影響