支板-壁面燃油分配對超聲速燃燒室燃燒性能的影響.pdf

1、超燃沖壓發(fā)動機具有比沖大、速度快等優(yōu)點，時大氣層內部高超聲速飛行器的最佳動力裝置，超燃沖壓發(fā)動機的最關鍵部件是發(fā)動機燃燒室，在短的工作距離內實現(xiàn)航空煤油的摻混、點火、穩(wěn)燃等過程是燃燒室燃燒所亟需解決的關鍵問題。另一方面，發(fā)動機燃燒室壁面存在巨大的熱防護壓力，解決燃燒室壁面熱防護問題實現(xiàn)燃燒室長時間穩(wěn)定工作也是一個難點。為此，本文中進行了不同支板/壁面分配對超聲速燃燒室燃燒性能的研究工作，主要內容如下：
　　首先，根據(jù)地面實驗需求進

2、行了燃燒室結構設計。根據(jù)需要進行的噴油工況對燃燒室尺寸進行了設計，確定燃燒室總擴張比及各段長度，同時對發(fā)動機地面直連式試驗臺相關部件及工作原理進行了簡單介紹，為以后幾章內容做好鋪墊。
　　對支板/壁面組合噴油方式進行了三維仿真研究，對比了不同工況下燃料的摻混及燃燒特性。通過對冷流摻混的計算，發(fā)現(xiàn)采用組合噴油的方式在噴注開始時質量就得到了分散，更加有利于摻混即摻混效率較高。不同支板/壁面燃油配比會對燃燒室性能產生較大影響，發(fā)現(xiàn)當支板

3、/壁面燃油均勻分配的時候燃燒室具有最優(yōu)性能。壁面噴油位置處左右壁面氧氣含量豐富，左右壁面噴油比上下壁面噴油燃燒性能更優(yōu)。通過對比，發(fā)現(xiàn)支板/壁面噴油方式壁面熱載荷要低于支板/凹腔噴油方式。
　　進行了發(fā)動機地面點火試驗，通過實驗分析了不同燃油分配條件下超聲速燃燒室的穩(wěn)定裕度及燃燒性能。研究表明，通過加入壁面噴油的方式，燃燒室的穩(wěn)定裕度得到提升，通過多組實驗數(shù)據(jù)的整理，得到了當前燃燒室的穩(wěn)定工作邊界，為后續(xù)實驗噴油方案制定提供借鑒；

4、但壁面噴油加入會在一定程度上降低燃燒室燃燒效率及比沖等性能。通過進行燃燒室壁面噴油位置的研究，發(fā)現(xiàn)壁面燃油從上下壁面注入時更容易與中心火焰接觸并參與燃燒。
　　對發(fā)動機燃燒室內壁面熱流密度進行了計算分析，對支板/壁面組合噴油工況下燃燒室熱防護性能進行了評估。結果表明，采用組合噴油的燃燒組織方式能夠降低燃燒室壁面熱流密度。一方面，將部分支板煤油分配到壁面進行壁面燃料注入，降低了支板燃油當量比，降低壁面熱流密度；另一方面，壁面煤油加入