超声速燃烧中可压缩湍流燃烧模型研究

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1、夺固許參若若大赛Ｕ打ｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＧｈｉｎａｇｙ＇Ｘ＾Ａ—＂博ｌ±子化ｊ化又超声連撫铅中可店缩满流姚姥摸型研苑论文题目蕾长敏作者姓名工程热物＊理学科专业？紅到教换抹其刈教援十抓戸＊！）巧姓名二〇－年十月完成时间中逸种《换术丈＃博±学位论文戀超声速燃烧中可压缩滿流燃烧模型研究作者姓名：曹长敏学科专业：工程热物理导师姓名：林其判教授叶桃红副教授完成时间二〇—五年五月：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｌ

2、ｉｔｙｏｆＳｃｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｏｇｙｏｆＣｈｉｎａＡ’ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒＤｏｃｔｏｒｓＤｅｒｅｅｇＣｏｍｒｅｓｓｉｂｌｅＴｕｒｔ）ｕｌｅｎｃｅＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＳｕｐｅｒｓｏｎｉｃＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ’Ａｕ化ｏｒｓＮａｍｅ；ＣｈａｎｍｉｎＣａｏｇＳｅｃｉａｌｉｔ：Ｅｎｉｎｅｅｒｉ打ＴｈｅｒｍｏｈｓｉｃｓｐｙｇｇｐｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ｉｚｈａｏＬｉｎＡｓｓｏ．Ｐｒｏｆ．ＴａｏｈｏｎＹｅｐＱｇＦｉｎ

3、ｉｓｈｅｄＴｉｍｅ：Ｍａｙ２０１５，中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。方‘作者签名；赴弘签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一科学技术大学拥，学位论文著作权拥有者授权中国有学位论文的部分使用权：，即学校有权按有关规定向国家有关部口或机构送交论文的复印件

4、和电子版，允许论文被查阅和借阅，可Ｗ将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存一、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。□保密（）＿＿年、可齡八作者签名：霄衣娘导师签名：〇。、签字日期疋‘＞＞：＞１３签字日期：摘要摘要超声速燃烧冲压发动机因为能够实现高超声速飞行（５＜Ｍａ＜Ｋ成为近年）来的研究热点，。由于超声速燃烧实验测量手段复杂、实验设备昂贵计算流体力学方法成为研巧超声速

5、燃烧冲压发动机的重要手段。超燃冲压发动机燃烧室内存在复杂的激波／边界层、激波／火焰的相互作用Ｗ及自点火、局部媳火、再点燃、火焰驻定等非定常的燃烧过程，发展超声速燃烧模型和数值方法对研究超燃冲压发动机内的流动和燃烧特征非常重要。本文主要开展Ｗ下几个方面的研巧：１）（发展基于化学热力学建表的可压缩端流燃烧模型；（巧基于发展的可压缩火焰面进度变量方法对超声速支板射流ＤＬＲ燃烧室的燃烧特征分别开展ＲＡＮＳ和ＬＥＳ数值研究；（３）采用ＬＥＳ方法结合可压缩修正的自点火燃烧模型分别研究高洽值超声速横侧射流Ｇａｍｂａ燃烧室的混

6、合特性和燃烧特性。超声速流场中的可压缩效应如压缩／膨胀过程产生的压力、密度和溫度的变化，对化学反应过程产生重要影响。因此，将低马赫数下的化学热力学建表方法应用到超声速可压缩流时需要考虑高速流体的可压缩性。本文对化学热力学建表模型的可压缩修正方法进行了深入研究。本文引入了温度和压力修正方法。在可压缩化学热力学建表方法中１，通过直接求解能量方程得到温度值，可＾稱合部分可压缩性影响，；通过分析不同压力下层流化学热力学数据表给出反应进度变量源项的压力修正系数，对反应进度变量源项进行压力修正。此方法的优点是能够在不増

7、加化学热力学数据表的大小的基础上考虑流场的压力变化，并可１＾＞推广应用到采用反应进度变量建表的模型中超声速横侧射流燃烧算例中，在上温度：与压力修正的基础上，提出了修正自点火模型中巧始溫度的方法，考虑燃料射流近场由于压缩／膨胀引起温度的不均匀分布。采用可压缩火焰面进度变量方法对超声速支板射流ＤＬＲ燃烧室Ｈ维流场和燃烧场开展ＲＡＮＳ和ＬＥＳ数值研究。相比与ＲＡＮＳ方法，ＬＥＳ方法得到的冷态场中压力分布、波系分布、速度分布Ｗ及燃烧场中波系分布、速度分布、温度分布结果均与实验值符合更好。ＬＥＳ方法可预测超声速中的大尺度

8、端流拟序结构Ｗ及非定常的流动及燃烧过程，、端流混合能够捕捉激波与边界层的相互作用、火焰驻定Ｗ及媳火再燃等问题；ＬＥＳ结果表明，钟体两侧剪切层内形成了媳火再、燃的不稳定火焰，在燃烧室