碳氢燃料流向涡掺混超燃模型燃烧室冷态流场数值研究-空气动力学学报.PDF

第 卷 第 期 空 气 动 力 学 学 报 ， ! # $% ’! (% ’ # 年 月 !#! !$%’()!*+! ,+)+! ， !))* )+ ,-. ’ !))* !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） )!/01 20!/ !))* )#1)#)1)/ 碳氢燃料流向涡掺混超燃模型 燃烧室冷态流场数值研究 赵吕顺，单 鹏，刘 建，王洪铭 （北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 2)))0# ） 摘 要：对一种超声速燃烧模型燃烧室的冷态流场进行了数值研究。为稳定超燃火焰并提高燃烧速率和效率，取 少量的冲压空气进行稳定的亚燃预燃烧，并以之作为超燃室的一个稳定火炬，其高温燃气将吸热型碳氢燃料预先 蒸发汽化并部分裂解为短链小分子，最后通过城墙波瓣掺混器形成的流向涡带入超声速主流，以期实现快速高效 的超燃燃烧。计算结果表明：首先，城墙波瓣掺混器能够在较小总压损失下得到显著掺混效果；其次，本文从气动 结构的角度专门探究了亚3 超燃接力阶段较低的隔离段进口马赫数存在热堵塞的可能性，发现较难适宜超燃启动 点火。 关键词：超声速燃烧；波瓣掺混器；流向涡掺混；数值模拟 中图分类号： 文献标识码： $!22 ’ # 4 研究表明，飞行高度 2/E9 F #/E9 ，飞行 ! / F G ，燃烧 - 引 言 室进口!! ’ / F # 是碳氢燃料超燃模型燃烧室的一 流向涡掺混以其较强的保持能力和较低的总压 组较为适宜的设计飞行包线。但是，国内某专业研究 ［，］ 损失在超声速流掺混中受到越来越多的重视 2 ! 。 机构提出，希望在飞行 的亚 超燃飞行接力 ! # F / 3 和 等人（ ）的计算研究 点上，探索超声速燃烧启动点火的可能性。因此，采 5 ’ 6 ’ 789.:;8% = ’ ’ ?8@ 2++/ 了在隔离段进口的全超声速流当中安置一波浪形的 用数值模拟与试验相对照的方式，专门研究进气道出 波瓣导流器，通过其产生的二次流形成的流向涡来促 口隔离段进口! 2 ’ / 的模型燃烧室冷态工况，如期 进的超声速流掺混。计算表明，这类波瓣掺混器可以 发现了其流动特征。 实现有效的掺混，同时产生较小的流量堵塞和气动损 ［］ . 数值方法 失 # 。由此看来，通常用于航空发动机中亚声速器件 的流线型波瓣导流器，也可以提供适合超声速流的有 . / . 计算域及其数值离散（网格划分） 效掺混作用。 等人（ ）则计算和实 =-AB:@CD ,:89D 2++0 为了得到分流唇口处的波系结构，检验亚