宽速域来流中气体辅助预热横向射流掺混机理研究

作     者：王家森 林伟 赵家丰 谢远 史强 黄卫东 聂万胜 WANG Jia-sen;LIN Wei;ZHAO Jia-feng;XIE Yuan;SHI Qiang;HUANG Wei-dong;NIE Wan-sheng

作者机构：航天工程大学宇航科学与技术系北京101416 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2022年第43卷第11期

页      面：89-99页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(11902361 51876219)。 

主　　题：爆震发动机 冲压发动机 横向射流 两相流 掺混 雾化 数值模拟 

摘      要：为研究气体辅助条件下液体横向射流与超声速来流的掺混机理,对旋转爆震冲压发动机宽速域超声速空气流中预热煤油横向射流在气体辅助喷注条件下的喷雾流场结构和液滴破碎展开数值模拟,分析了来流马赫数、辅助气体位数及气体喷注压降等因素的影响。采用离散相模型研究气液相互作用,通过Rayleigh-Taylor和Kelvin-Helmholtz混合模型描述液膜的破碎,选取Discrete Randow Walk模型计算液滴的湍流耗散,通过无限热传导率模型描述液雾的蒸发过程。研究表明,有/无气体辅助工况中,在当量比、孔径及喷注压降等恒定的条件下,液体射流穿透能力与来流马赫数成反比。合理的单/双位气体辅助方案都可提升液体射流穿透深度,但后者更为显著。双位气体辅助下甲烷的加入扩大了可燃组分的分布。随着甲烷喷注压降的升高,其后位置的卷吸涡对充分发展,热煤油射流的穿透深度显著提高,但液雾的蒸发距离变长。