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声激励下低旋流火焰动态响应特性研究

工程热物理学报 2022年第1期43卷 251-258页

作者：柳伟杰薛然然张良杨皓南杨谦王慧汝中国航空发动机研究院基础与应用研究中心北京101304

针对声激励下甲烷/空气预混低旋流火焰动态响应特性开展实验研究。声激励频率为55∼295 Hz,相对幅值为0.1∼0.3。采用光电倍增管记录火焰自发OH∗荧光信号,采用双麦克风法测量入口气流速度脉动,采用高速相机捕获火焰结构动态响应过程。... 详细信息

针对声激励下甲烷/空气预混低旋流火焰动态响应特性开展实验研究。声激励频率为55∼295 Hz,相对幅值为0.1∼0.3。采用光电倍增管记录火焰自发OH∗荧光信号,采用双麦克风法测量入口气流速度脉动,采用高速相机捕获火焰结构动态响应过程。实验结果表明,小幅值激励下火焰时均结构变化不明显,大幅值低频激励下火焰长度明显增加,推举高度明显减小。低旋流火焰描述函数存在两个波峰和一个局部最小点,65 Hz时火焰增益最大,105 Hz时为局部增益最小点。随着激励幅值的增大火焰出现非线性响应特性,不过激励幅值对火焰描述函数相位基本没有影响。声激励下火焰长度和推举高度发生周期性脉动,低频激励下火焰主要发生轴向跳动,高频激励下火焰主要发生径向脉动。

关键词：声激励低旋流火焰火焰描述函数火焰动态响应

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环形模型燃烧室燃烧不稳定模态实验研究

燃烧科学与技术 2023年第5期29卷 581-588页

作者：柳伟杰薛然然张良苏贺杨谦王慧汝中国航空发动机研究院基础与应用研究中心北京101304

针对环形模型燃烧室燃烧不稳定模态开展实验测量研究,对燃烧室内的压力脉动及不稳定模态进行识别分析,探讨了当量比和周向火焰个数对燃烧不稳定模态和模态转变的影响规律.实验结果表明,环形模型燃烧室所有喷嘴均工作时,燃烧室内同时存... 详细信息

针对环形模型燃烧室燃烧不稳定模态开展实验测量研究,对燃烧室内的压力脉动及不稳定模态进行识别分析,探讨了当量比和周向火焰个数对燃烧不稳定模态和模态转变的影响规律.实验结果表明,环形模型燃烧室所有喷嘴均工作时,燃烧室内同时存在纵向模态和周向模态,且周向模态在驻波模态和旋转模态之间发生相互转变.当量比为0.72时燃烧室周向主导模态为负向旋转模态,其他当量比下为周向平均气流调制下的驻波模态.随着周向火焰个数的减少,环形模型燃烧室周向脉动幅值增加,脉动频率降低.不过周向火焰个数对周向脉动主导模态类型影响很小.

关键词：环形模型燃烧室燃烧不稳定性旋转模态驻波模态旋转比

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外燃波转子压力交换技术发展综述

航空工程进展 2023年第3期14卷 15-25页

作者：李凤超薛然然李瑞明闫文辉中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101304 北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

外燃波转子利用端口启闭触发形成的非定常压力波来进行高效能量转换,具有广泛的应用前景。本文分析了外燃波转子内部流场的典型结构,回顾了国内外性能试验的重要成果,总结了其用于燃气轮机增压的优势与挑战。指出在端口渐开渐闭、转静... 详细信息

外燃波转子利用端口启闭触发形成的非定常压力波来进行高效能量转换,具有广泛的应用前景。本文分析了外燃波转子内部流场的典型结构,回顾了国内外性能试验的重要成果,总结了其用于燃气轮机增压的优势与挑战。指出在端口渐开渐闭、转静间隙泄漏、离心力与科氏力加速、固体壁面传热等的影响下,流场结构呈现多维特征,且形成的泄漏损失占比最大;在模型试验条件下,可以获得15%~30%的压力收益,以及70%~85%的压缩效率;与燃气轮机联合使用时,具有通流自冷却、稳态性能突出、动态响应优异、尺寸效应不明显等优点,但需要攻克紧凑式总体结构设计、高性能外燃波转子设计、宽工况波系结构控制、低损失过渡段设计、复合损失抑制等难题。

关键词：外燃波转子压力交换非定常流场结构性能试验增压循环

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增压燃烧涡轮发动机的发展

航空动力 2022年第5期 32-35页

作者：李凤超李瑞明薛然然中国航发研究院

增压燃烧与传统涡轮发动机结合后,循环热效率将增加到47%~49%,有望实现单位推力(或功率)提升10%~20%,耗油率降低10%~20%,是未来高动力性、高经济性航空推进系统的一个重要发展方向。美国“经济可承受任务先进涡轮技术”(ATTAM)计划将增... 详细信息

增压燃烧与传统涡轮发动机结合后,循环热效率将增加到47%~49%,有望实现单位推力(或功率)提升10%~20%,耗油率降低10%~20%,是未来高动力性、高经济性航空推进系统的一个重要发展方向。美国“经济可承受任务先进涡轮技术”(ATTAM)计划将增压燃烧作为一项革命性和颠覆性的新技术纳入其中,旨在推动其向实用化迈进。

关键词：涡轮发动机增压燃烧航空推进系统单位推力循环热效率耗油率经济性颠覆性

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湍流射流火焰热辐射影响的数值研究

工程热物理学报 2010年第11期31卷 1961-1964页

作者：吴辉霞刘玉英薛然然张荣春樊未军北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

以美国Sandia实验室火焰D为研究对象,在采用κ-ε湍流模型、概率密度函数(PDF)法及详细化学反应机理模拟湍流燃烧的基础上,研究了辐射换热对湍流射流燃烧过程的影响。模拟中采用离散坐标法(DOM)求解辐射传递方程,并分别采用普朗克平均... 详细信息

以美国Sandia实验室火焰D为研究对象,在采用κ-ε湍流模型、概率密度函数(PDF)法及详细化学反应机理模拟湍流燃烧的基础上,研究了辐射换热对湍流射流燃烧过程的影响。模拟中采用离散坐标法(DOM)求解辐射传递方程,并分别采用普朗克平均吸收系数和箱带模型计算燃烧气体的辐射特性参数。结果表明,考虑辐射换热的影响时,火焰温度及组分浓度分布计算值与实验值吻合更好,且采用考虑气体光谱辐射效应的箱带模型比仅随温度变化的普朗克平均吸收系数的计算值更接近实验值。因此,研究燃烧气体的辐射换热问题具有重要意义,同时需要考虑其光谱辐射效应。

关键词：湍流燃烧概率密度函数离散坐标法普朗克平均吸收系数箱带模型

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TRI对湍流火焰模拟中辐射源项的影响

燃烧科学与技术 2011年第2期17卷 121-125页

作者：刘玉英吴辉霞薛然然张欣欣北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京科技大学机械工程学院北京100083

以美国Sandia实验室Flame D为研究对象,探讨由温度脉动引起的湍流辐射交互作用(TRI)对湍流射流火焰模拟中辐射源项的影响.采用κ-ε湍流模型和标量概率密度函数(PDF)结合详细的化学反应机理模拟燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、窄带模型... 详细信息

以美国Sandia实验室Flame D为研究对象,探讨由温度脉动引起的湍流辐射交互作用(TRI)对湍流射流火焰模拟中辐射源项的影响.采用κ-ε湍流模型和标量概率密度函数(PDF)结合详细的化学反应机理模拟燃烧过程,球谐函数(P1近似)法、窄带模型的灰带近似模拟辐射换热.吸收系数脉动与辐射强度脉动关联项采用湍流涡团光学薄脉动近似(OTFA)处理,吸收系数与普朗克函数关联项采用雷诺分解、泰勒级数展开结合温度脉动输运方程求解.结果表明,由温度脉动引起的TRI增强了湍流射流火焰的辐射换热,对辐射源项的处理考虑TRI的影响时,数值模拟结果更接近实验值,因此在湍流火焰的辐射换热模拟中不容忽略.

关键词：湍流燃烧辐射源项湍流辐射交互作用温度脉动

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微型涡轮喷气发动机发展综述

航空工程进展 2016年第4期7卷 387-396页

作者：薛然然李凤超中国航空工业集团公司中国航空研究院北京100012

100daN以下推力的微型涡轮喷气发动机能为微小型飞行器提供优质和可靠的动力,已成为国内外研究的热点。微型涡轮喷气发动机具有尺寸小、转速高、零件数少、工作时间长、推力易调节、红外辐射低、能重复使用等优点。其推重比已经超过11.0... 详细信息

100daN以下推力的微型涡轮喷气发动机能为微小型飞行器提供优质和可靠的动力,已成为国内外研究的热点。微型涡轮喷气发动机具有尺寸小、转速高、零件数少、工作时间长、推力易调节、红外辐射低、能重复使用等优点。其推重比已经超过11.0,已在无人作战飞行器、防空武器靶标、精确打击弹药、试验飞行器等装备上大量应用。本文从研发机构与代表产品、性能与结构特点、应用现状等方面,对微型涡轮喷气发动机20世纪50年代以来的发展情况进行了综述,可为今后国内研制高性能微型涡轮喷气发动机提供参考。随着进一步降低成本、提高推重比,微型涡轮喷气发动机将有更强的竞争力和更广的发展前景。

关键词：航空发动机涡轮喷气微型技术参数应用

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小型弹用涡轮发动机发展综述

航空工程进展 2018年第1期9卷 18-27页

作者：薛然然李凤超任立磊中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101304

小型涡轮喷气和涡轮风扇发动机可为高亚音速、中远程导弹提供理想的巡航动力,是各军事强国竞争的焦点。弹用涡轮发动机具有成本低、寿命短、尺寸小、转速高、增压比低、容积热强度大、起动和点火方式多样等特点,已被广泛应用于巡航、反... 详细信息

小型涡轮喷气和涡轮风扇发动机可为高亚音速、中远程导弹提供理想的巡航动力,是各军事强国竞争的焦点。弹用涡轮发动机具有成本低、寿命短、尺寸小、转速高、增压比低、容积热强度大、起动和点火方式多样等特点,已被广泛应用于巡航、反舰和空地等多种战略与战术导弹。从国内外主要产品及其技术参数、性能与结构基本特点、应用现状、发展趋势等方面,对20世纪70年代以来100~700daN推力范围内弹用涡轮发动机的发展情况进行梳理和分析。指出更低成本、更少油耗和更优结构将是未来导弹推进系统继续追求的目标;螺桨风扇发动机高速性好、耗油率低,脉冲爆震涡轮发动机循环效率高、结构简单,是未来先进弹用涡轮发动机重要的发展方向。

关键词：航空发动机涡轮发动机小型导弹螺桨风扇脉冲爆震

NACA4412翼型低速绕流数值计算中湍流模型对比

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航空学报 2017年第S1期38卷 32-39页

作者：闫文辉薛然然 AECC Aero Engine Academy of China Beijing 101304 China

使用Spalart-Allmaras(S-A)、SSTk-ω、Gao-Yong 3种湍流模型对NACA4412翼型低速绕流进行了数值计算,研究了尾迹流动松弛效应。对流项采用Roe格式离散,扩散项采用二阶中心格式离散,离散后的控制方程用多步Runge-Kutta显示时间推进法求... 详细信息

使用Spalart-Allmaras(S-A)、SSTk-ω、Gao-Yong 3种湍流模型对NACA4412翼型低速绕流进行了数值计算,研究了尾迹流动松弛效应。对流项采用Roe格式离散,扩散项采用二阶中心格式离散,离散后的控制方程用多步Runge-Kutta显示时间推进法求解。计算中对翼型尾缘流松弛效应进行了分析,比较了翼型表面压力系数、速度剖面、雷诺应力等的分布,3种湍流模型总体上能够较好地模拟NACA4412翼型低速绕流。SSTk-ω模型对流动细节及升力系数计算最好,Gao-Yong模型对翼型平均速度剖面及雷诺剪切应力分布计算最准确。

关键词：湍流模型计算流体力学数值模拟翼型绕流松弛效应