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缩进长度对同轴离心式喷嘴燃烧稳定性的影响

推进技术 2024年第7期45卷 135-143页

作者：杨尚荣吴林龙李娜王勇杨宝娥西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室陕西西安710100

针对缩进长度对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称同轴离心式喷嘴)燃烧稳定性的影响,开展富氧气/煤油同轴离心式单喷嘴燃烧稳定性实验研究。通过改变燃料和氧化剂喷射速度,获得了三种缩进长度喷嘴(8,10,12 mm)的稳定性图或稳定性... 详细信息

针对缩进长度对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称同轴离心式喷嘴)燃烧稳定性的影响,开展富氧气/煤油同轴离心式单喷嘴燃烧稳定性实验研究。通过改变燃料和氧化剂喷射速度,获得了三种缩进长度喷嘴(8,10,12 mm)的稳定性图或稳定性边界。利用高速相机拍摄了火焰的CH*自发光图像,通过动力学模态分解(DMD)方法分析了燃烧流场的空间结构。研究发现:当氧化剂速度足够高时,三种缩进长度喷嘴均出现了不稳定燃烧。燃料速度≤11 m/s时,滞后区域较窄或不存在,燃料速度>11 m/s,滞后区域变宽。10 mm缩进长度喷嘴的稳定性边界最大,滞后边界在燃料速度≤11 m/s时最大。相比稳定燃烧状态火焰长度,发生不稳定后,火焰长度显著缩短,且在横向扩展。三种缩进长度喷嘴在稳定和不稳定燃烧状态下,CH*自发光均紧贴喷嘴出口,说明燃烧在缩进室内部便已开始。一阶切向不稳定对应的DMD模态应为流向涡和角向涡耦合产生的螺旋形不稳定涡结构。

关键词：同轴离心式喷嘴缩进长度燃烧稳定性动力学模态分解螺旋形涡

同轴离心式喷嘴噪声引发燃烧不稳定分析和预测

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航空动力学报 2021年第11期36卷 2317-2324页

作者：杨尚荣王勇杨宝娥中国航天科技集团有限公司西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室西安710100

以氧化剂和燃料的混合比作为系统控制参数,研究同轴离心式喷嘴燃烧动力学过程。混合比增加和减少过程中,燃烧噪声和振荡燃烧状态间转变的混合比不同,说明系统出现了亚临界Hopf分叉现象,且在双稳定区内出现了燃烧噪声引发的振荡燃烧。利... 详细信息

以氧化剂和燃料的混合比作为系统控制参数,研究同轴离心式喷嘴燃烧动力学过程。混合比增加和减少过程中,燃烧噪声和振荡燃烧状态间转变的混合比不同,说明系统出现了亚临界Hopf分叉现象,且在双稳定区内出现了燃烧噪声引发的振荡燃烧。利用临界慢化理论,分析3种表征参数:延迟为1自相关系数、方差和条件异方差(CH)对噪声引发不稳定的预警效果。结果表明:延迟为1自相关系数在噪声引发不稳定前出现明显的上升趋势且非随机现象,具有较可靠的指示作用。方差对噪声引发不稳定性的预示性较差。条件异方差在不稳定发生前振荡上升,可以作为辅助判断条件。基于Kendall秩相关系数趋势评估方法,提出一种在线预测噪声引发不稳定的判断准则,具有较好的适应性和可靠性。

关键词：同轴离心式喷嘴噪声引发不稳定 Hopf分叉临界慢化在线预测

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同轴离心式喷嘴燃烧实验中的间歇性压力振荡

工程热物理学报 2022年第7期43卷 1986-1991页

作者：杨尚荣王勇张锋杨宝娥王牧昕西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室西安710100 中国航天科工集团公司六院210所西安710065

为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元燃烧实验研究。实验中增加混合比,燃烧室从燃烧噪声状态转变为规则的间歇性压力振荡状态。减小混合比,在稳定性边界附近出现了随机间歇性压力振荡。通过引入慢变量振荡,建立了燃烧系... 详细信息

为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元燃烧实验研究。实验中增加混合比,燃烧室从燃烧噪声状态转变为规则的间歇性压力振荡状态。减小混合比,在稳定性边界附近出现了随机间歇性压力振荡。通过引入慢变量振荡,建立了燃烧系统的随机动力学模型,分析了系统线性衰减率、噪声强度和慢变量振荡耦合强度等参数对系统动力学的影响。结果表明,理论模型较好的描述了实验中出现的间歇性压力振荡现象,引入慢变量振荡使系统出现了较规则的间歇性压力振荡,规则程度与噪声强度有关。此外,高强度的噪声可以引发随机间歇性压力振荡。

关键词：同轴离心式喷嘴燃烧不稳定间歇性振荡快慢系统

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同轴离心式喷嘴燃烧稳定性增长率识别

振动与冲击 2023年第18期42卷 332-337页

作者：杨尚荣吴林龙于涵杨宝娥西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室西安710100

为确定同轴离心式喷嘴燃烧不稳定的线性增长率,基于随机动力学Fokker-Planck体系系统识别方法,利用脉动压力时间序列识别喷嘴4种工况下的增长率,并分析了结果的不确定性和参数敏感性。结果表明:变换脉动压力的单位进行识别,增长率不变,... 详细信息

为确定同轴离心式喷嘴燃烧不稳定的线性增长率,基于随机动力学Fokker-Planck体系系统识别方法,利用脉动压力时间序列识别喷嘴4种工况下的增长率,并分析了结果的不确定性和参数敏感性。结果表明:变换脉动压力的单位进行识别,增长率不变,饱和系数和噪声强度存在确定的变换关系,且三者的识别精度不变;负增长率的声模态在噪声作用下也可能发生较大幅值的压力振荡;增加脉动压力采样时间可以提高增长率的识别精度,不同工况下存在各自较优的采样率。从脉动压力时间序列线性增长阶段识别增长率同样需要考虑噪声导致的不确定性。

关键词：同轴离心式喷嘴燃烧不稳定燃烧噪声增长率输出识别

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同轴离心式喷嘴燃烧稳定性裕度评估

推进技术 2022年第1期43卷 218-224页

作者：杨尚荣周晨初王牧昕西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点试验室陕西西安710100 西安长峰机电研究所陕西西安710065

为评估同轴离心式喷嘴燃烧稳定性裕度,开展了两种不同缩进长度喷嘴的稳定性试验研究。试验中燃料流量不变,逐步增加氧化剂流量,两种喷嘴在相同的混合比(2.28)发生振荡燃烧,均对应燃烧器第二阶纵向声模态频率。喷嘴A(缩进长度8.5mm)和喷... 详细信息

为评估同轴离心式喷嘴燃烧稳定性裕度,开展了两种不同缩进长度喷嘴的稳定性试验研究。试验中燃料流量不变,逐步增加氧化剂流量,两种喷嘴在相同的混合比(2.28)发生振荡燃烧,均对应燃烧器第二阶纵向声模态频率。喷嘴A(缩进长度8.5mm)和喷嘴B(缩进长度12.5mm)最高振荡幅值对应的混合比分别为2.28和2.81。基于二阶非线性耦合振子模型,利用喷嘴稳定燃烧阶段的压力数据,分别从频域和时域识别系统衰减系数,发现两种方法得到的衰减系数在数量上一致,验证了两种分析方法的等价性。喷嘴A在不稳定发生前衰减系数突然增大,喷嘴B衰减系数呈递减趋势,不稳定发生时降到0.03以下,说明衰减系数可以评估喷嘴的稳定性裕度,但需要考虑噪声相干共振等非线性现象的影响。

关键词：同轴离心式喷嘴缩进长度振荡燃烧稳定性裕度衰减系数

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同轴离心式喷嘴热声不稳定性递归分析

宇航学报 2020年第5期41卷 608-616页

作者：杨向明杨尚荣杨岸龙艾春安火箭军工程大学西安710025 西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室西安710100

为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元稳定性试验研究。试验中燃料流量不变,随氧化剂流量增加,热声系统依次经历了燃烧噪声状态、阵发状态和准周期振荡状态。采用递归方法对实验结果进行分析。首先,利用交互信息法和虚假... 详细信息

为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元稳定性试验研究。试验中燃料流量不变,随氧化剂流量增加,热声系统依次经历了燃烧噪声状态、阵发状态和准周期振荡状态。采用递归方法对实验结果进行分析。首先,利用交互信息法和虚假最邻近法分别求解最优延迟时间和嵌入维数,获得了典型工况下的相空间轨迹图。其次,递归图分析表明系统出现了第II类阵发现象,意味着系统发生了亚临界Hopf分叉,与实验结果一致。最后,递归量化分析表明,确定率可以将阵发状态和准周期振荡状态与燃烧噪声状态区分出来,并可以对热声振荡进行预报。

关键词：同轴离心式喷嘴热声不稳定递归图递归量化分析

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同轴离心式喷嘴热声不稳定性递归网络分析

火箭推进 2021年第1期47卷 36-42页

作者：杨尚荣周晨初王牧昕西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室陕西西安710100 中国航天科工集团公司六院210所陕西西安710065

为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元稳定性试验研究。试验中随着混合比的增加,系统依次经历了燃烧噪声状态、阵发状态和准周期振荡状态。采用递归网络方法对实验结果进行分析,获得了典型工况下的网络拓扑图。燃烧噪声... 详细信息

为获得同轴离心式喷嘴燃烧动力学特性,开展了喷注单元稳定性试验研究。试验中随着混合比的增加,系统依次经历了燃烧噪声状态、阵发状态和准周期振荡状态。采用递归网络方法对实验结果进行分析,获得了典型工况下的网络拓扑图。燃烧噪声状态体现出随机特征,阵发状态体现出中央聚集和极限环边界特征,准周期振荡状态体现出宽边界圆环特征。利用网络全局测度对系统动力学状态转变过程进行量化估计,发现聚类系数、特征路径长度、介数中心性、网络直径、全局有效性、同配性等均可作为同轴离心式喷嘴燃烧动力学转变过程的表征指标。

关键词：同轴离心式喷嘴热声不稳定递归网络网络测度阵发性

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液氧/液氢缩尺同轴离心式喷嘴试验

火箭推进 1998年第3期24卷 38-45页

作者：吕发正

为了获得高性能的实用的大尺寸同轴离心式喷嘴的设计参数,分别用九个同轴剪切式喷嘴和九个同轴离心式喷嘴的多喷嘴燃烧室进行了试验,额定推力为10kN,室压为3.5MPa,混合比为4.5～7.5,氢的喷前温度为40～50K。通过试验,获得了每种喷注器... 详细信息

为了获得高性能的实用的大尺寸同轴离心式喷嘴的设计参数,分别用九个同轴剪切式喷嘴和九个同轴离心式喷嘴的多喷嘴燃烧室进行了试验,额定推力为10kN,室压为3.5MPa,混合比为4.5～7.5,氢的喷前温度为40～50K。通过试验,获得了每种喷注器的燃烧效率、室压分布、室壁热负荷和稳定性数据,并同以前的单喷嘴试验结果进行了比较。测量数据比较一致,并明显地显示出同轴离心式喷嘴和同轴剪切式喷嘴在燃烧特性方面的不同。

关键词：液氧/液氢发动机同轴离心式喷嘴

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同轴离心式单、双喷嘴喷雾特性对比实验

火箭推进 2023年第6期49卷 38-45页

作者：康金鑫仝毅恒高玉超谢家豪郭康康丰松江航天工程大学北京101416

对液体中心型同轴离心式单、双喷嘴喷雾特性开展了实验研究。采用高速摄影捕捉瞬态喷雾过程,通过Matlab程序获取了相应雾化锥角并与单喷嘴进行对比;采用激光粒度仪测量了双喷嘴近场区域液雾索泰尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD),... 详细信息

对液体中心型同轴离心式单、双喷嘴喷雾特性开展了实验研究。采用高速摄影捕捉瞬态喷雾过程,通过Matlab程序获取了相应雾化锥角并与单喷嘴进行对比;采用激光粒度仪测量了双喷嘴近场区域液雾索泰尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD),借此分析了单喷嘴与双喷嘴雾化锥角产生差异的机理。结果表明:随着气液比的增大,双喷嘴较单喷嘴的雾化锥角增加;双喷嘴间形成的复杂湍流区致使喷嘴间索泰尔平均直径小于喷嘴外侧;喷嘴间粒径较小,易受到湍流区的卷吸作用,致使两喷嘴内侧喷雾锥角增大。

关键词：液体中心型同轴离心式喷嘴 SMD 雾化锥角双喷嘴