涡轮冲压组合发动机加力∕冲压燃烧室流动及燃烧模拟

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1、第39卷第3期2013年6月航空发动机Aemen西neV01．39No．3Jun．2013涡轮冲压组合发动机加力／冲压燃烧室流动及燃烧模拟王玉男‘，王占学2，张军峰1(1．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：为了解加力／冲压燃烧室内流场分布特性，利用0维串联式涡轮冲压组合发动机(TBCC)性能计算程序得到发动机主要截面参数结果。基于计算流体力学(CFD)模拟方法，进行了小型涡轮冲压组合发动机在关加力模态、开加力模态、模态转换和冲压模态下加力／冲压燃烧室内部流动及燃烧模拟，分析了单环和双环火焰稳定器对加力／冲压

2、燃烧室长度等方面的影响，通过对比可知：在同等长度下含有双环火焰稳定器的燃烧室出口温度更高。关键词：加力／冲压燃烧室；涡轮冲压组合发动机；流动；燃烧；计算流体力学；数值模拟王玉男(1984)，男，硕士，工程师，从事航空发动机总体性能设计工作。FIowandCombus“onSimulationofAugmented，RamjetBumerfor收稿日期：2012—05—24TurbineBasedCombinedCycIeEnginewANGYu—Nanl，wANGzhan—xue2，zHANGJun—Fen一(1．AVICShenyangEn矛neDesignandResea

3、rchInstitute，Shenyang110015，China；2．CoUegeofpowerandEne增MNorthwestemPolytechnicalUniVersity，Xi’an710072，C11ina)Abstract：Tbinvestigatethevortexdismbutioncharacte^sticsofaugmented／ramjetbumer，themainsectionpammetersofTurbineBasedCombinedCyclefrBCC)engineweneobtainedbyO—dimensionnumericalcompu

4、tationpmgram．Thenowandcombustionstateoft}leturbindhInjetcombinedengineatcloseaugmentedbumermode，openaugmentedbumermode，modetransitionandramjetmodewel℃simulatedbasedonComputationalFluidDynamics(CFD)simulationmethod．Theinnuencesofsingle—ringanddouble—ringⅡameholderonthelengthofaugmented／mmjet

5、bumerwereanalyzed．Thecontrastresultshowthattheexittotaltempemtureofbumerwit．1double—ringnameholderwashigherthanthatwithsingle—ringnameholderatthesameIength．Keywords：augmented，ramjetbumer；TBCC；now；combustion；CFD；simulation0引言涡轮冲压组合发动机(TBcc)作为1种新形式的吸气式发动机，拥有比传统涡轮发动机更宽的飞行范围、比火箭发动机更大的比冲、可以使用常规碳

6、氢燃料、具有较好的经济

7、生等特点，可作为水平起降重复使用临近空间飞机、空天人轨飞机以及远程高空高速导弹的动力装置，满足空天一体化飞行的发展趋势旧l。TBCC已成为各国公认的空天飞行器动力装置未来发展方向之一，一般分为串联和并联2种结构形式。在串联式TBcc中，加力／冲压燃烧室(以下简称燃烧室)如何在TBcc各工作模态下，高效组织燃烧是该类型TBCC研究的关键技术之一M。在低速飞行时，涡轮发动机通道(内涵)和冲压发动机通道(外涵)的压差很大，要通过空气调节装置将冲压发动机通道关闭，发动机完全以燃气涡轮模态工作，此时，燃烧室具有涡轮发动机加力燃烧室的特性。同样，在高马赫数条件下，

8、气动加热对涡轮发动机结构有重大影响，为了避免发动机受到破坏，空气调节装置将涡轮发动机通道关闭，使涡轮发动机通道与冲压发动机通道隔离，此时，发动机完全以冲压模态工作，燃烧室具有亚燃冲压发动机燃烧室的特性。由于涡轮、冲压2种模24航空发动机第39卷态转换过程无法在瞬间完成，另外，为避免发动机推力在转换中剧烈波动，对发动机2个模态之间的转换采用逐渐过渡的方式(模态转换)。因此，在模态转换过程中内、外涵气流经过掺混后进入燃烧室。采用3维CFD数值模拟的方法，可以对燃烧室工作过程进行全面细致的研究。此外，燃烧室内