进口畸变条件下的高效冲压燃烧技术研究

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1、中图分类号：V231.3论文编号：102870215-S081学科分类号：082502硕士学位论文进口畸变条件下的高效冲压燃烧技术研究研究生姓名葛源海学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向燃烧指导教师雷雨冰副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringNumericalInvestigationonPerformanceofRamjetCombustionwithNonuniformInl

2、etFlowsAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringByGeYuanhaiAdvisedbyAssociateProfessorLeiYubingSubmittedinPartialFulfillmentOftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他

3、个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要冲压发动机与传统的发动机相比，省去了压气机、涡轮等旋转部件，因而具备结构简单、质量小、成本低、飞行速度快等特点深受各国研究人员的重视。燃烧室是冲压发动机的核心部件，冲压燃烧室进口来流速度很高，油气的掺混很困难，设计性能良好的火焰稳定器，提高燃油的驻留时间和油气的掺混效果对冲压燃烧室而言是非常重要的。本

4、文根据阻塞比0和火焰稳定性参数K以及内稳定器的结构参数等，最终确定了值班火焰稳定器设计规律。st首先根据沃尔沃（Volvo）燃烧验证实验台对标准的k模型方法的准确性进行校验，对比发现数值模拟方法有一定的准确性。对二维稳定器裙部设计方案进行优选、内部流场性能进行了研究，通过对回流区的涡心位置、速度场、压力场和温度场的分布情况，发现：进口速度马赫数在0.3以下，回流区速度的大小和涡的强度主要受进口速度大小的影响，回流区的涡心位置与进口速度的大小无关，进口速度不影响稳定器后的涡心位置分布，对于冷态涡心位置只与稳定器结构和回流区的相互作用有关，对于热态还要受高温高压燃气的挤压作用；速度V极值点

5、的轴向位置与回流区涡心轴向位置所在截面重合。x对稳定器齿型槽的结构和供油系统进行设计和研究，阻塞比相同时，齿型槽的倾角0越大，稳定器的燃烧效率越好；在普通齿型槽的基础上，采用两层喷嘴的设计方案的燃烧效率要比单层分布的高出10%。本文引入速度不均匀度来描述进口气流的不均匀程度，进口气流以正弦波形式流入燃烧室，研究进口畸变条件下，对值班火焰稳定器性能的影响，以及齿型槽两侧流向涡的产生机理和流向涡对油气的掺混作用进行了研究。研究发现：进口存在畸变是通过改变稳定器的油气匹配，使油气分布偏离预定的油气比，影响燃烧效率；采用独立供油系统的稳定器，内部油气分布受外界干扰小，增强了稳定器对进口畸变气流

6、的抵抗作用，提高了燃烧效率；稳定器对进口沿XZ平面分布的畸变速度抵抗能力较强，对沿XY平面分布的畸变速度抵抗能力较弱；由于齿型槽的对称结构，在齿型槽内、外流的两侧都产生了一对涡量大小相同，方向相反的流向涡，在槽同侧位置流向涡方向是相同的，流向涡不仅对油气有很好掺混效果，还提高了稳定器对进口沿XY平面分布的畸变速度的抵抗能力。关键词：值班火焰稳定器，回流区，进口速度畸变，油气匹配，流向涡，燃烧效率I进口畸变条件下的高效冲压燃烧技术研究ABSTRACTComparedwithgasturbineengine,ramjetenginehasnocompressorandturbine,having

7、simplestructure,lightquality,lowcost,supersonicflightandothercharacteristics，thesearedominancesthathaveattractedinternationalresearchers’attention.Combustorisacorecomponentoframjetengine,Highinletvelocityfo