Mg-O_2和Mg-CO_2预混气燃烧特性及热声振荡的数值模拟研究

作     者：杨亚晶 谢伟 魏衍举 YANG Ya-jing;XIE Wei;WEI Yan-ju

作者机构：西安交通大学航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049 

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

年 卷 期：2019年第40卷第2期

页      面：363-375页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(51576159) 重大研究计划项目(91741110) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 

主　　题：金属燃料 镁 燃烧机理 热声振荡 

摘      要：基于金属镁在高超声速飞行器及火星探测器上的应用,为探讨金属燃料在不同氧化剂环境中的燃烧特性及热声不稳定性机理,开展了数值模拟研究。考虑镁蒸气与O_2和CO_2两种氧化剂的剧烈反应区,构建了预混燃烧的二维燃烧室模型,详细探讨了预混气当量比、预混气初温及入口速度等对燃烧特性及热声振荡特性的影响规律,并与CHEMKIN计算结果进行了比较分析。结果表明,较高的当量比下燃烧室的燃烧速率更快,燃烧平衡温度更高,此外增加预混气初温能加快燃烧室燃烧速率,而更高的入口速度会使燃烧室的压力振荡从低频高振幅振荡向高频低振幅振荡转化。燃烧室的压力振荡同时存在轴向振荡和径向振荡,振荡曲线为高频振荡和低频振荡的不同组合。入口速度对燃烧室压力振荡有较大影响,入口速度越快,振荡频率越高,而声压级越低。此外,预混气当量比和预混气初温对燃烧室的压力振荡也有一定影响。