超声速流场中凹腔火焰稳定器的点火与稳焰研究

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1、分类号y43QUDC学号Q4Q!QQ型罾级尘五工学硕士学位论文超声速流场中凹腔火焰稳定器的点火与稳焰研究硕士生姓名陈军学科领域航空宇航科学与技术研究方向燃烧理论与燃烧诊断技术指导教师周进教授国防科学技术大学研究生院二oo六年十一月国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTFlumeholdingtechniqueofsupersoniccombustionbasedoncavit)，isstudiedinthispaper，experimentandnumericalsimulationiscarriedouttoinvestigatef

2、lowandcombustionprocessincavityflumeholder．AcetonePlanarLaserInducedFluorescence(Acetone—PLIF)andCFDmethodwereemployedtostudytheprocessoftheheliumjetadulteratedwithacetonevaportransposedintocavityinnon—reactionflows．Resultsshowthattheformofthecavity’Sshearlayerisinfluencedby

3、jet,andchanges谢tIlthedistancebetweenthejetandthefrontwallofcavity．Iftheshearlayerofcavityisplanar,thejetCanhardlyenterthecavity．High—speedphotography．OH-PLIFandCFDmethodwereemployedtostudytheprocessofignitionandflumeholdingofacetyleneandH2jetincavity．Resultsindicatethatflume

4、originatesfromthefrontwallofcavity,andformsdifferentcombustionareasbasedonthejetlocationandequivalenceratio．TheflameCanbedividedintothreeformsbasedontheshapeofcombustionareasandthepressuredistributioninthesupersoniccombustor．neignitionpointsofdifferentgasfuelsaredifferent,bu

5、tthemechanismofcavityflumeholdingiSsame．KeyWords：Cavity，Ignition，Flameholding，Supersoniccombustor，Numericalsimulation第ji页国防科学技术大学研究生院学位论文表目录表2．1实验装置设计工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9表2．2发生在OH基电子能级J2n与A2∑上不同激发与探测方案的参数对比⋯⋯⋯．．16表3．1组分比熟拟合计算常数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28表3．2反应速率常数⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28表3．3三体影响系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯28表4．1超声速主流与变质氦气(trace．he)喷流的典型参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30表4．2实验中所涉及的凹腔结构列表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43表4．3数值仿真中所涉及的凹腔结构列表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44表5．1高速摄影实验中横向乙炔喷流工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53表5．2OH．PLIF实验中横向氢气喷流工况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、6l第1II页国防科学技术大学研究生院学位论文图目录图1．1计算和实验得到的可压缩剪切层厚度增长率与对流马赫数的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯2图1．2凹腔示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5图2．1超声速燃烧实验装置实物图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9图2．2超声速燃烧室结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9图2．3凹腔结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10图2．4实验中所用到的不同喷嘴结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．10图2．5

8、供应管路系统示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11图2．6PLIF测量系统光路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯