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《粉末燃料冲压发动机燃烧室两相流数值模拟①》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、固体火箭技术第30卷第6期JournalofSolidRocketTechnologyVol.30No.62007①粉末燃料冲压发动机燃烧室两相流数值模拟申慧君,夏智勋,胡建新,罗振兵(国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073)摘要:采用颗粒轨道模型对镁粉燃料冲压发动机的两相流场进行了三维数值模拟,目的是为进一步的实验研究提供指导和参考。结合理论性能分析,提出了一种发动机构型,通过数值模拟分析了颗粒粒径、产物相态等因素对该发动机燃烧效率的影响。结果表明,粉末燃料的粒径较小时点火延迟时间短,颗粒在发动机中的滞留时间长,燃料燃烧效率较高。关键词:粉末燃料冲压发动
2、机;数值模拟;两相流;三维流场;镁颗粒燃烧+中图分类号:V435.12文献标识码:A文章编号:100622793(2007)0620474204Numericalsimulationontwo2phaseflowinthepowderfuelramjetcombustorSHENHui2jun,XIAZhi2xun,HUJian2xin,LUOZhen2bing(Inst.ofAerospaceandMaterialEngineering,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:The
3、3Dtwo2phaseflowfieldinthemagnesiumpowderfuelramjetwasnumericallysimmulatedbytheparticletrajec2torymodelsoastoprovidereferenceforexperimentalinvestigation.Basedontheoreticalperformanceanalysis,onekindofnewmotorconfigurationwaspresented.Theeffectsofparticlediameter,phasestateofcombustionpr
4、oductonthecombustionefficiencywerean2alyzed.Theresultsshowthatthesmallparticlescanbeignitedintheheadofchamber,sothecombustionefficiencyishighbecauseoflongerresidencetime.Keywords:powderfuelramjet;numericalsimulation;two2phaseflow;three2dimensionalflowfield;magnesiumparticlecombus2tion1引言
5、的粉末冲压发动机燃烧流场进行了三维数值模拟,研粉末燃料冲压发动机是一种以金属粉末为燃料、究了颗粒直径及燃烧产物相态对发动机性能的影响,以冲压空气作为氧化剂和工质的新型冲压发动机。由为进一步的发动机实验研究提供参考。于采用高能量密度的金属粉末燃料,该发动机具有比冲高、安全性好、成本低及推力可调等优点。美国2发动机结构设计NASA、法国ONERA都先后对该种发动机的相关技术粉末燃料冲压发动机所用金属粉末燃料必须在高开展了研究,主要包括:粉末燃料燃烧理论与实验;粉温下才能与冲压空气发生化学反应。因此,如何实现末燃料流化供应系统的设计与实验;发动机理论性能常温粉末在空气中点燃,
6、并通过合理的燃烧过程组织[1,2]的计算分析及实验等。但目前还未见关于粉末燃和火焰稳定技术,使燃料颗粒在冲压空气中实现高效、料冲压发动机燃烧室两相流动燃烧的数值模拟研究的稳定的燃烧是发动机研究的关键。该种发动机研究工相关报道。通过大量实验来确定该发动机的合理构作目前还处于起步阶段,国外学者提出了一些发动机[2]型,并研究各种因素对发动机性能的影响,需要花费大概念构型及用于燃料燃烧研究的实验发动机构型,量的人力、物力、财力和时间。为了减少资源浪费,开但目前技术均不成熟。展发动机数值模拟研究是一项非常重要的工作。利用编制的粉末燃料冲压发动机理论性能计算软本文采用颗粒轨道模型
7、,对设计的以镁粉为燃料件,对镁粉燃料冲压发动机的理论性能进行了计算分①收稿日期:2006209204;修回日期:2006210217。基金项目:国家自然科学基金项目(50376071)。作者简介:申慧君(1979—),女,博士生,研究领域为冲压发动机。E2mail:shenhuijun92@163.com—474—2007年12月申慧君,等:粉末燃料冲压发动机燃烧室两相流数值模拟第6期析。结果表明,发动机比冲随空燃比增大而增大,而燃3物理模型和计算方法烧室温度随空燃比增加先快速升高,在燃料当量比附实际的发动机两相流动燃烧过程非常复杂,为了
