超音速混合层着火距离的一种理论预测方法

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1、第41卷第1期火箭推进V01．41．№．12015年2月JouRNALoFRocKETPRoPul5IoNFeb．2015超音速混合层着火距离的一种理论预测方法张倩，王兵，张耘隆，张会强(清华大学航天航空学院，100084，北京)摘要：提出了超音速混合层着火距离的一种理论预测方法。基于超音速混合层来流热力学参数和考虑粘性加热及可压缩性效应的修正温度，定义了密闭容器反应系统。耦合详细化学反应机理获得该系统的着火延迟时间，并基于超音速混合层的平均流动速度获得了着火距离。其预测结果与高精度数值模拟结果相符，同时该理论预测方法能够从物理上很清

2、晰地解释已有研究中所观察到的着火距离随相关影响因素的变化规律。同时，该预测方法为定性认识超音速着火距离及其变化规律提供了简易可行的途径，为耦合有限试验和数值模拟结果实现着火距离的定量预测提供了理论支撑。关键词：超音速平面混合层；着火距离；理论预测；数值计算中图分类号：V0357．5—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2015)0l一0050—06AtheoreticalpredictionmethodofignitiondistanceinsupersonicmixinglayerZHANGQian，WANGBing，Z

3、HANGYun—long，ZHANGHui-qiang(SchoolofAerospace，Tsin曲uaUniVersit)r，Beijing100084，China)Abs岫lct：Ameoreticalmethodisproposedforthepredictionoftheignitiondis切ncesinthesupersonicmiXingla)，er．BasedontheinletthenTlodynamicsparametersa11dthecorrectiontemperaturerelatedtoViscoush

4、eatingandcompressibilityeff．ect，aclosedcontainerreactionSystemisdefined．Tllei印itiondelaytimeoftheclosedcontainerreactionsystemareobtainedthrou曲couplingthedetailedchemicalreactionmechanism．TheignitiondistanceisgotaccordingtothemeaIlnowVelocit)rofthesupersonicmiXinglayer．

5、Theignitiondistancesobtainedbythetheoreticalpredictionmethoda伊eewenwiththosebyCFD．TheVariationoftheignitiondistanceswiththerelatedinnuencefactors，whichisobservedinthepreViousstudies，canbeclearlyexplainedinphysicsbythepresenttheoreticalpredictionmethod．Besides，thetheoret

6、icalpredictionmethodformeignitiondistanceisasimplewayforthequalitatiVeunderstandingofthesupersonicignitiondistanceanditsV撕ationmle，andalsoproVidesatheoreticalbasisfort11eimplememationofquantitatiVeprediction收稿日期：2014-05—21；修回日期：2叭4—12一12作者简介：张倩(1989一)，女，助理研究员，研究生，研究领域为动

7、力系统及膜冷却特性第41卷第l期张倩，等：超音速混合层着火距离的一种理论预测方法5lofignitiondis胁cetIlroughcouplingthe1imitedexperimentalresultswithnumericalsimulationones．＆妒唧血：supersonicplanemixinglayer；i舭itiondistaJlce；theoreticalprediction；numericalsimulation0引言在超燃冲压发动机燃烧室中，气流在燃烧室中的停留时间非常短，在毫秒量级⋯。因此在极短时间内实现

8、有效混合和稳定燃烧成为非常关键的问题。在超燃冲压发动机燃烧室中，火焰的稳定一般靠凹腔和支板等装置来实现，这些装置的流动具有混合层流动特征。因此，超音速混合层流动成为超燃冲压发动机燃烧室内流动和燃烧过程的模型流动，并引起了