激波誘燃沖壓發(fā)動機燃料噴注混合增強機理研究.pdf

1、論文以懸臂斜坡噴注器為研究對象，采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究相結合的方法，對懸臂斜坡下游流場結構、燃料/空氣混合特性、噴注器構型參數(shù)和燃料噴注參數(shù)對燃料/空氣混合的影響規(guī)律進行了系統(tǒng)的研究。
　　詳細說明了直連式試驗系統(tǒng)各部分的組成、設計方法和工作特性；基于Fluent流場仿真軟件，通過選取物理模型和數(shù)值方法，建立了超聲速流場數(shù)值仿真程序；以斜坡噴注器冷流噴注試驗為算例，驗證了數(shù)值仿真程序在模擬超聲速流場方面的適用性和準確性；

2、最后，對觀測流場的光學顯示技術進行了說明。
　　利用紋影試驗系統(tǒng)結合數(shù)值仿真方法對懸臂斜坡噴注器燃料噴注前與噴注后的流場結構進行了觀測研究，得到了不同構型的流場波系結構，通過對流場仿真結果的壓力數(shù)據(jù)與試驗壓力數(shù)據(jù)進行對比，驗證了本文數(shù)值方法的正確性；懸臂斜坡上形成的斜激波呈很強的三維效應，燃料的噴注會使斜坡上方的激波角增大。
　　利用數(shù)值仿真和PLIF光學探測手段，對超聲速流場中懸臂斜坡下游燃料/空氣的流動與混合特性進行了研

3、究。結果表明：噴注器燃料/空氣在較短距離內即能完成混合過程，燃料的穿透度都經(jīng)歷了一個先下降再上升的過程；三角構型的總壓損失較其它構型要低；斜坡的橫截面形狀對燃料與空氣的混合及流動影響較大；燃料的出口馬赫數(shù)越高，對燃料與空氣的混合越不利，但對流場的總壓損失沒有影響；低出口馬赫數(shù)會降低燃料的穿透度和分散性。較小的噴孔直徑有利于加快燃料與空氣的混合，但會降低燃料的面積分散性，對燃料的質量分數(shù)中心和穿透度的影響不大；燃料射流在流場中表現(xiàn)出較強的

4、非定常特性。
　　利用數(shù)值仿真手段對高超聲速流場中懸臂斜坡下游燃料/空氣的流動與混合特性進行了研究，分析了懸臂斜坡噴注器構型參數(shù)對燃料流動與混合特性的影響。減小壓縮角可以降低流場內的總壓損失，增大燃料在流場中的分散程度；減小膨脹角可以增大燃料的混合效率，但同時會增大流場的總壓損失，減小燃料在流場橫截面上的分散程度，較大的膨脹角會降低燃料在流場下游的穿透深度；后掠角對燃料發(fā)展前期的混合效果影響不大，在燃料混合后期會有一定的作用且會影