喷流上游电弧等离子体对超燃燃烧室性能的影响

《喷流上游电弧等离子体对超燃燃烧室性能的影响》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、2013年第4期导弹与航天运载技术No.42013总第327期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.327文章编号：1004-7182(2013)04-0052-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20130412喷流上游电弧等离子体对超燃燃烧室性能的影响1,2111周思引，聂万胜，冯伟，程钰锋（1.装备学院航天装备系，北京，101416；2.国防科技大学高超声速冲压发动机技术重点实验室，长沙，410073)摘要：基于电弧放电等离子体热阻塞机理，数值模拟等离子体产生于超燃燃烧室横向喷流上游时燃烧室流动过程，分析激励器位置与激励强度两个关键因素对

2、等离子体作用效果的影响。结果显示：激励器开启下等离子体区域形成一高温虚拟凸起，诱导出斜激波；随着激励位置从燃烧室入口向喷流移动，喷流上游回流区x向尺寸呈先增后减趋势，在最优激励位置激励时，分离激波强度显著降低。关键词：电弧等离子体；准直流放电；超燃燃烧室；数值模拟中图分类号：V236文献标识码：AEffectoftheArcPlasmaatUpstreamoftheJetonScramjetCombustor’sPerformance1,2111ZhouSiyin，NieWansheng，FengWei，ChengYufeng（1.Dept.SpaceEquipment,AcademyofE

3、quipment，Beijing，101416;2.TechnologyonScramjetLaboratory,NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha，410073）Abstract:Theflowfieldofscramjetcombustorwithplasmageneratedattheupstreamoftransversejetisnumericallysimulatedbasedonthethermalblockingmechanismofarcdischargeplasma.Theeffectsofthepositiono

4、factuatorandactuatingintensityontheperformanceofplasmaareanalyzed.Theresultsindicatethatanobliqueshockwaveisformedbyhightemperaturevirtualhumpofplasma.Asthepositionofactuatormovestowardsjet,thexdirectionsizeofupstreamrecirculationzoneincreasesandthendecreases,undertheoptimizedactuatingposition,thes

5、trengthoftheseparationshockwavedropsobviously.KeyWords:Arcplasma;Qusi-DCdischarge;Scramjetcombustor；Numericalsimulation0引言意义。研究表明，准直流电弧放电等离子体能有效控超燃冲压发动机是未来高超声速推进动力装置的制超声速来流。针对其的研究，国外许多研究学者采最佳方案之一，在燃烧室壁面布置凹腔并在其上游横用简化模型的仿真方法，将等离子体简化为一个可控向喷注燃料能有效解决超燃燃烧室中助燃、稳燃等关的热源作用于超声速流场，与实验对比后得出该处理[1～3][6～9]键技术。然而受横

6、向喷流和凹腔的影响，燃烧室存方式可行；中国主要是通过电弧等离子体气动激励在较大的总压损失，并且喷流与超声速主流混合均匀进行实验研究，利用仿真方法研究较少见。文献[10][4]较困难，致使燃烧不充分而降低燃烧室工作性能，故通过理论分析和实验对比证明了电弧放电等离子体气采取有效措施解决上述问题十分关键。动激励的机理主要是等离子体的热效应。参考以上的近年来等离子体控制超声速流动方面研究逐渐成研究成果，本文基于电弧放电等离子体热阻塞原理，[4～6]为气动领域研究的热点。由于等离子体具有主动流将电弧等离子体简化为一控制热源区域，采用剪切应动控制响应快、尺寸小、可靠性高等特点，因此将等力输运（Shear

7、-StressTransport，SST）k-ω湍流模型数离子体应用于超燃冲压发动机的燃烧室中，配合横向值模拟超燃燃烧室中冷流流动过程。通过研究改变电喷流、凹腔等措施，对改善燃烧室综合性能具有重要弧等离子体激励器位置及激励强度对喷流上游分离激收稿日期：收稿日期：2013-01-28；修回日期：2013-03-28基金项目：国家自然科学基金(11205244,51076168);高超声速冲压发动机技术重点实验室