支板壁面燃油分配对超声速燃烧室燃烧性能的影响

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1、硕士学位论文支板/壁面燃油分配对超声速燃烧室燃烧性能的影响COMBUSTIONCHARACTERISTICSINSUPERSONICCOMBUSTOREQUIPPEDWITHSTRUT/WALLFUELINJECTION2015年6月国内图书分类号：V235.21学校代码：10213国际图书分类号：629.7密级：公开工学硕士学位论文支板/壁面燃油分配对超声速燃烧室燃烧性能的影响硕士研究生：张军龙导师：鲍文教授申请学位：工学硕士学科：动力机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V235.

2、21U.D.C:629.7DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringCOMBUSTIONCHARACTERISTICSINSUPERSONICCOMBUSTOREQUIPPEDWITHSTRUT/WALLFUELINJECTIONCandidate：ZhangJunlongSupervisor：Prof.BaoWenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerMachineryandEngineeringAffiliation：SchoolofE

3、nergyScience&EngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超燃冲压发动机具有比冲大、速度快等优点，时大气层内部高超声速飞行器的最佳动力装置，超燃冲压发动机的最关键部件是发动机燃烧室，在短的工作距离内实现航空煤油的掺混、点火、稳燃等过程是燃烧室燃烧所亟需解决的关键问题。另一方面，发动机燃烧室壁面存在巨大的热防护压力，解决燃烧室壁面热防护问题实现燃烧室长时间稳定工作也是一个难点。为此，本文中

4、进行了不同支板/壁面分配对超声速燃烧室燃烧性能的研究工作，主要内容如下：首先，根据地面实验需求进行了燃烧室结构设计。根据需要进行的喷油工况对燃烧室尺寸进行了设计，确定燃烧室总扩张比及各段长度，同时对发动机地面直连式试验台相关部件及工作原理进行了简单介绍，为以后几章内容做好铺垫。对支板/壁面组合喷油方式进行了三维仿真研究，对比了不同工况下燃料的掺混及燃烧特性。通过对冷流掺混的计算，发现采用组合喷油的方式在喷注开始时质量就得到了分散，更加有利于掺混即掺混效率较高。不同支板/壁面燃油配比会对燃烧室性能产生较大影响，发现当支板/壁面燃油均匀分配的时候燃烧室具有最优性能。壁面喷

5、油位置处左右壁面氧气含量丰富，左右壁面喷油比上下壁面喷油燃烧性能更优。通过对比，发现支板/壁面喷油方式壁面热载荷要低于支板/凹腔喷油方式。进行了发动机地面点火试验，通过实验分析了不同燃油分配条件下超声速燃烧室的稳定裕度及燃烧性能。研究表明，通过加入壁面喷油的方式，燃烧室的稳定裕度得到提升，通过多组实验数据的整理，得到了当前燃烧室的稳定工作边界，为后续实验喷油方案制定提供借鉴；但壁面喷油加入会在一定程度上降低燃烧室燃烧效率及比冲等性能。通过进行燃烧室壁面喷油位置的研究，发现壁面燃油从上下壁面注入时更容易与中心火焰接触并参与燃烧。对发动机燃烧室内壁面热流密度进行了计算分析

6、，对支板/壁面组合喷油工况下燃烧室热防护性能进行了评估。结果表明，采用组合喷油的燃烧组织方式能够降低燃烧室壁面热流密度。一方面，将部分支板煤油分配到壁面进行壁面燃料注入，降低了支板燃油当量比，降低壁面热流密度；另一方面，壁面煤油加入的开始阶段，燃料对燃烧室内壁面具有冷却作用，降低了该区域的壁面热流密度，在冷却发动机试验中此位置甚至出现了负热流，壁面煤油参与燃烧I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文虽然在一定程度上提高了热流密度，但是远未达到峰值热流。关键词：超声速燃烧室，支板/壁面喷油，掺混特性，燃烧特性，热流评估II哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLower

7、mass,lowercost,higherspecificimpulseandhigherspeedaretheadvantagesofscramjet,whichmakesthescramjetbeingthebestpropellerundertheatmosphere.Thewholesystemisextremelycomplex,oneofthekeyissuesisthecombustionorganization.Atthesametimes,ahighheatfluxwouldbeproducedfollowingtherunning