波瓣掺混装置作用下spatr冲压燃烧室内流场研究

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1、2013年第6期航空兵器2013No．62013年12月AER0WEAP0NRYDec．2013波瓣掺混装置作用下SPlATR冲压燃烧室内流场研究陈志明，吴川，白涛涛，张鑫(中国空空导弹研究院，河南洛阳471009)摘要：设计了一种用于SPATR冲压燃烧室掺混燃烧的波瓣掺混装置。用数值模拟方法对无波瓣掺混装置和三种结构的波瓣掺混装置作用下的冲压燃烧室内流动和掺混燃烧情况进行了仿真。结果表明：在波瓣掺混装置作用下，冲压燃烧室表现出了很好的头部和整体冷流掺混效果，并使冲压燃烧室的掺混燃烧性能得到大幅提升

2、；冲压燃烧室的冷流掺混和掺混燃烧性能随波瓣掺混装置穿透率的增大呈先增强后减弱的趋势；当穿透率为O．6时，冲压燃烧室的掺混效率达到0．910，温升达到1127K，表现出了较好的冷流掺混和掺混燃烧效果。关键词：固体燃料冲压涡轮发动机；冲压燃烧室；波瓣掺混装置；冷流掺混；掺混燃烧中图分类号：TJ763；V435文献标识码：A文章编号：1673—5048(2013)06—0053一O5ResearchonInternalFlowFieldinSPATR’SRamjetCombustionChamberwit

3、htheEffect0fLobedMixerCHENZhi—ming，WUChuan，BAITao—tao，ZHANGXin(ChinaAirborneMissileAcademy，Luoyang471009，China)Abstract：AlobedmixerwhichcanbeusedinSPATR’Sramjetcombustionchamberforturbulentmixingandcombustionisdesigned．Thecold—flowmixingandturbulentmix

4、ingandcombustionflowfieldinramjetcombustionchamberwithoutandwiththreeconfigurationsofthislobedmixeraresimulated．Theresultsshowthatwithlobedmixertheramjetcombustionchamberhasnicercold—flowmixingperformanceandtheturbulentmixingandcombustionperformanceisg

5、reatlyimproved．Withtheaugmentofpenetra—tionratio(h／h0)，theperformanceofcold—flowmixingandturbulentmixingandcombustionisenhancedatfirstandthenturneddown．Whenh／h0is0．6，themixingeficiencyinramjetcombustionchamberis0．910，andthetemperatureisraisedby1127K，wh

6、ichshowsabettercold—flowmixingandturbulentmixingandcombustionperformance．Keywords：solidpropellantairturborocket；ramjetcombustionchamber；lobedmixer；cold—flowmixing；turbulentmixingandcombustion发动机的优点：它的结构简单，工作灵活可靠，在0引言宽广的飞行包线内均具有良好的性能，易于储存、固体燃料冲压涡轮发动机(So

7、lidPropellantAir维护和运输，是未来空射战术导弹的理想动力装TurboRocket，SPATR)兼具涡轮喷气发动机和冲压置。理论和试验研究都表明，在冲压燃烧室内组织富燃燃气与空气的高效、稳定掺混燃烧对SPATR收稿日期：2013—04—19的性能至关重要。作者简介：陈志明(1987一)，男，河南洛阳人，助理工程波瓣掺混装置是一种能在较短距离和较低压师，研究方向是固体火箭冲压发动机掺混燃烧技术。强损失条件下实现内、外涵气流高效掺混的强化·54·航空兵器2013年第6期混合装置。国内外对波

8、瓣掺混器在航空发动机上等边界条件。的应用作了大量的研究，表现出了很好的掺混和界燃烧效果]，李平等对以单组员阱为燃料的空气涡轮火箭发动机波瓣掺混装置作用下的冲压燃烧室内内外涵气流掺混过程和掺混效率作了研究，表现出了优异的性能。本文基于SPATR冲压燃烧室固有特点和波瓣掺混装置优良的掺混和燃烧图2冲压燃烧室仿真模型及边界划分效果设计了一种用于SPATR冲压燃烧室掺混燃烧1．2数学模型的波瓣掺混装置。根据冲压燃烧室的实际流动及燃烧情况，参1计算模型和网格划分考相关流动和燃烧