超临界燃油喷射近场结构与流量特性研究

作     者：丁思宇 倪晨旭 王伟利 王兴建 DING Si-yu;NI Chen-xu;WANG Wei-li;WANG Xing-jian

作者机构：清华大学能源与动力工程系燃气轮机研究所北京100084 北京动力机械研究所北京100074 

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

年 卷 期：2023年第44卷第9期

页      面：127-137页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52276123) 

主　　题：航空发动机 燃烧室 超临界燃油 喷射特性 欠膨胀 近场结构 

摘      要：组合发动机中燃油常处于超临界状态喷射入燃烧室中,其喷射特性决定着燃烧效率与稳定性。通过数值模拟系统地研究了滞止压力(2.5~3.5MPa),滞止温度(640~740K),环境压力(0.1~2.1MPa)及真实气体效应对超临界燃油喷射近场结构与流量的影响规律。研究结果表明:当环境压力小于声速临界压力时,射流近场产生膨胀扇区,膨胀扇区径向边界上存在低于环境温度的环形低温区;膨胀扇区的长度与直径均随滞止压力或滞止温度的升高而增大,随环境压力的降低而显著增大,且会出现由中度欠膨胀向极度欠膨胀的转变;燃油质量流量随滞止压力的升高而增大,随滞止温度的升高而减小,是否受环境压力影响取决于燃油流动是否处于壅塞状态;当滞止温度低于临界温度时,喷嘴内部会出现冷凝现象,流量明显提升;相较于理想气体模型,真实气体模型得到的燃油出口质量流量较高,射流核心区长度较小。