几何可调燃烧室超声速燃烧释热规律的影响因素研究.pdf

《几何可调燃烧室超声速燃烧释热规律的影响因素研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文几何可调燃烧室超声速燃烧释热规律的影响因素研究STUDYONTHEINFLUENCEFACTORSOFTHEHEATRELEASELAWOFSUPERSONICCOMBUSTIONINGEOMETRICALADJUSTABLECOMBUSTIONCHAMBER张原实哈尔滨工业大学2018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几何可调燃烧室超声速燃烧释热规律的影响因素研究硕士研究生：张原实导师：鲍文教授申请学位：工学硕士学科：动力机械及工程所在单

2、位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超燃冲压发动机以其能够在高超声速工况工作并具有高比冲等优势，逐渐发展成为高超声速推进领域的技术制高点。超声速燃烧技术作为最基本的技术支撑之一对超燃冲压发动机的发展有着至关重要的意义。释热规律，作为超声速燃烧的核心关键问题，对于超声速燃烧、超声速燃烧室乃至整体超燃冲压发动机的发展都有着非同寻常的意义。释热规律即燃烧室内的总温沿程分布是评价燃料燃烧释热和燃烧室工作状态的重要指标，对于不同影响因素对释热规律影响的研究意义十分

3、重大，其会对燃烧室的设计提供许多的指导性意见。另外，随着高超声速推进技术的不断发展，宽速域工作成为了对超燃冲压发动机的最新要求，这就需要对能在不同来流条件下工作的超声速燃烧室，几何可调燃烧室正是在此背景下产生重要产物。所以对几何可调燃烧室内超声速燃烧释热规律的研究对高超推进领域有非常重大的意义。为此，本文进行了几何可调燃烧室释热规律影响因素的研究工作，主要内容如下：以几何可调燃烧室为研究对象，进行了二维的燃烧室数值模拟，研究了当量比、扩张比、燃油分配对释热规律的影响。首先确定了研究对象即几何可调燃烧室，此型燃烧室为满足宽速域

4、工作冲压发动机而设计，通过尖劈移动改变扩张比进而适应各种来流工况。随后确定研究方案，即讨论当量比、扩张比、燃油喷注方式对释热规律的影响。对目标燃烧室进行了Ma2-Ma7来流条件下不同扩张比、当量比的全工况数值模拟，先通过对总温云图、燃料云图、马赫数云图对几个因素的影响进行整体分析，后将现有释热规律经验公式与数值模拟的得到的总温沿程分布进行拟合，对通过截面质量流量平均得到的沿程总温进行参数辨识，分析沿程总温上升速度、总温升等参数与来流马赫数、当量比、扩张比之间的关系，对释热规律进行深度研究，同样发现了当量比增大对于燃烧反应的促

5、进作用，扩张比的增大对于燃烧释热的抑制作用和支板-壁面喷油方法中支板喷油对于燃烧反应的有益作，同时又存在当量比过大造成不起动的安全问题。进行几何可调燃烧室地面直连台实验，以不同来流条件、不同扩张比、不同当量比、不同燃料喷射位置作为变量进行不同工况的实验，并通过沿程压力曲线反算沿程总温以研究这几个变量对释热规律的影响。分别进行了Ma2、Ma4、Ma6三个来流工况下不同扩张比、不同当量比和不同喷油位置的实验，通过对实验得到的沿程压力数据和通过一位程序反算得到的沿程马赫数和沿程总温数据的分析，研究各影响因素对于释热规律的影响。研究

6、表明，当量比的-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文增大有益于燃烧释热，会将集中释热去向推以增大燃料的反应长度，但会使发动机的不起动裕度减小；扩张比的增大会对燃烧释热起抑制作用，但可以增大发动机的不起动裕度；扩张段喷油的方式既照顾到了扩张比的增大安全边界的作用，又有利于燃烧释热，是一个非常理想的喷油位置。发展了一种可以预估燃烧室总温进而获取释热规律的实验方法，以验证实验中通过沿程压力反算总温的方法的准确性。设计一个前缘可拆卸的测温支板，在支板前缘内焊接热电偶，直接测量内壁温度并间接反算外壁面热流，后通过内壁温和外壁面热流利用数

7、值模拟计算前缘总温。并在发动机直连台加热器出口和发动机尾部进行进行测试实验，测出的温度与实际总温符合度较好，此方法可以继续发展以通过实验的方法测得释热规律。关键词：几何可调燃烧室；释热规律；影响因素；总温预估-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThescramjetenginehasgraduallydevelopedintoatechnicalcommandingpointinthehypersonicadvancementfieldbecauseofitsadvantagesofbeingabletow

8、orkinhypersonicconditionsandhavingahighspecificimpulse.Asoneofthemostbasictechnicalsupport,supersoniccombustiontechnologyisofgreatsignificancetot