燃烧室非线性压力振荡及其产生机理研究

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1、第42卷第2期火箭推进V01．42，No．22016年4月JOURNALOFROCKETPROPULSIONApr．2016燃烧室非线性压力振荡及其产生机理研究汪广旭，付秀文，石晓波，刘占一，杨建文(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：当燃烧不稳定现象发生时，燃烧室内部往往伴随有较大幅值的压力振荡，其表现形式是非线性的。为了加深对其产生机理的认识，在能量平衡方法的基础上，通过求解包含高阶非线性项的各阶能量平衡方程，模拟了燃烧室非线性压力振荡曲线，给出了不稳定状态下，燃烧室压力的陡峭化过程以及各阶模态的“极限环”幅值分布

2、。在此基础上，进一步对初始线性增长率d以及非线性效应对“极限环”幅值的影响规律进行了参数化研究，获得相应的分布规律曲线。最后，作为验证，对不同稳定工况下的“爆炸弹”压力振荡过程进行了数值模拟。研究表明，不稳定燃烧过程中，各阶模态之间存在相互作用，且随着a的增加，“极限环”幅值呈线性递增趋势，而非线性效应对“极限环”幅值的影响规律则相反。此外，“爆炸弹”数值实验表明，在进一步完善非线性项后，能量平衡方法具有模拟非线性燃烧不稳定现象的潜力。关键词：燃烧不稳定现象，非线性压力振荡，能量平衡方法中图分类号：V434．13—34文献标识码：

3、A文章编号：1672—9374(2016)02—0029—06StudyonnonlinearpressureoscillationanditsmechanismincombustionchamberWANGGuangxu，FUXiuwen，SHIXiaobo，LIUZhanyi，YANGJianwen(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abstract：Whenthecombustioninstablephenomenonhappens，thehil曲ampl

4、itudepressureoscillationoftenOccurssimultaneouslyincombustionchamber，whichbehavesinnonlinearform．Inordertomakeitmoreclearaboutthemechanismofproduction，thenonlinearoscillatingcurveforchamberpressurewassimulatedbasedontheenergybalancemethodthroughsolvingtheenergyequatio

5、nsincludinghi曲一ordernonlineartermofeachmode．Thepressuresteepeningprocessandthedistributionof“limitedcycle”amplitudesintheunstablestatusarealsopresented．Basedonthis，theparameterizedstudyisconductedontheinfluenceofinitiallineargrowthrateO／andthenonlineareffecton“limited

6、cycle”amplitude，andthecorrespondingdistributioncurvesarealsoshowedinthispaper．收稿日期：2015-04—02；修回日期：2015—09—27基金项目：航天支撑技术项目(617010423)作者简介：汪广旭(1987一)，男，工程师，研究领域为液体火箭发动机燃烧不稳定3()火箭推进2016年4月Then，asavalidation，thepressureoscillatingprocessof”bomb”underdifferentstablecondit

7、ionsaresimulatedaswell．Itindicatesthatduringtheunbalancedcombustion．interactiveeffectsexistbetweentheoscillatingmodes．Although”limitedcycle”amplitudeassumesprogressiveincreasetendencywiththeincreaseofathenonlineareffecton”limitedcycle”amplitudehastheoppositetendency．E

8、xceptforthis．thenumericalexperimentresultsshowthatifthenonlineartermcanbefurtherperfectproperly，theenergybalancemethodcanbea