宽范围马赫数超燃冲压发动机燃烧组织技术研究

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1、国内图书分类号：-rkI‘国际图书分类号：钾西南交通大学研究生学位论文年姓专二零一三年五月一令一二，平丑月密级：公开CIassifiedlndex：7．J(，‘u．D．c：‘哆SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationRESEARCHONCOMBUSTIONORGANIZINGTECHNOLOGYOFSCRAM厄TINWIDERANGEMACHNUMBERGrade：2009Candidate：DengWeixinAcademicDegreeAppliedfor：DoctordegreeSpeciality：Mechat

2、ronicsEngineeringSupervisor：Prof．XuMinghengAcad．LeJialingMar,2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保密嘶使用本授权书。(请在以上方框内打“寸’)学位论文作者签名：芦户啦鼋兮指导老师签名：己日期：扣眵

3、．歹‘哆日期：户侈．广·旷(r西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：l、针对脉冲风洞超燃冲压发动机试验要求燃料供应快速、稳定、精确的特点，设计了一套多油位、多时序、高精度供油系统，实现了模型燃料、点火器气源与节流气源精确供应等功能。该系统的供油压力波动小于3％，时间控制精度达到Ims水平。2、在低马赫

4、数、低总温(Ma2、937K)，并且试验时间仅200ms的条件下，掌握了乙烯燃料的3种可靠点火方式。利用高速摄影手段揭示了不同油位单点注油时的火焰发展历程，建立起了燃烧压力和燃料当量比之间关系的数学模型。考察了不同注油方式对燃烧性能的影响，得到了性能最佳的燃烧组织方案。3、在高马赫数(Ma3)条件下，利用空气节流方法实现了乙烯燃料的可靠点火。对节流参数进行了定量研究，掌握了节流参数对乙烯点火的作用规律。建立起了空气节流点火数学模型，利用该模型可以对点火效果进行预测和控制。4、基于大量的试验成果和计算分析，总结了宽范围马赫数超燃冲压发动机燃烧组织的影响因素，设计了一种性能较优的燃烧

5、组织方案。学位论文作者签名：歹f吼念日期：夕p．歹．77一．堕壹窒通大学博士研究生学位论文第1页摘要本文以掌握飞行马赫数乳7条件下超燃冲压发动机燃烧组织技术为研究目标，采用试验与数值计算相结合的方法，对多个典型来流状态下的点火方式以及燃烧性能进行了研究。试验在脉冲燃烧风洞完成，该风洞利用氢气和富氧空气燃烧产生试验来流，模拟参数为总温、总压、马赫数。在飞行马赫数"范围内选择了3个典型的设计点进行直连式试验，即：4、5．5和6．5，分别对应隔离段入口马赫数2、2．6和3。根据风洞设备的需要，设计了一套多油位多时序高精度燃料供应系统，实现了模型燃料、点火器气源和节流气源的精确供应。在^

6、如2状态下实现了乙烯燃料的可靠点火和稳定燃烧。共试验了7种点火方式，分别是：乙烯自燃点火、氢氧火炬点火、空气节流点火、氢氧火炬加空气节流点火、氢氧火炬加引导氢点火、空气节流加引导氢点火以及单独使用引导氢点火。试验表明，后3种点火方式能够可靠地点燃常温气态乙烯。开展了单油位注油特性试验以及多油位燃烧性能试验。利用光学显示手段，揭示了火焰发展历程，得到了不同油位的贫油极限和富油极限，建立了燃烧压力和燃料当量比之间关系的数学模型。以隔离段段未扰动区域长度、燃烧室推力以及燃料比冲为指标，进行了多种注油方式的燃烧性能试验。试验表明，在坛2．6状态下引导氢仍能可靠点燃常温乙烯，但引导氢关闭后

7、，乙烯能否自持稳定燃烧则取决于乙烯的流量大小。上壁面单独注油时，火焰主要位于上壁面附近区域，不能充分利用流道内的氧气。上下壁面同时注油时，下壁面注入的乙烯能够被上壁面火焰引燃，待下壁而发生燃烧后，其火焰又能对上壁面的燃料提供正向激励，上下壁面的火焰之间存在耦合作用。试验中，在胁3状态下采用卒气节流方法实现了乙烯燃料的可靠点火。定量考察了多个节流参数，包括：节流流量、燃料当量比以及节流时间，以点火时间的长短来评判各参数对点火性能的影响，绘制了点火时间与各参数之间的分布曲线，利用多元