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进气道结构对固体冲压发动机补燃室燃烧及内壁流场的影响

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北京航空航天大学学报 2019年第5期45卷 989-998页

作者：王金金查柏林张炜惠哲苏庆东何齐火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 南昌航空大学测试与光电工程学院南昌330063

为研究进气道结构对固体冲压发动机补燃室燃烧及内壁烧蚀的影响,采用标准k-ε湍流模型,单步涡耗散燃烧模型与KING硼粒子点火燃烧模型,开展了双下侧90°进气结构和双侧180°进气结构固体冲压发动机补燃室内燃气燃烧数值模拟,对比分析了... 详细信息

为研究进气道结构对固体冲压发动机补燃室燃烧及内壁烧蚀的影响,采用标准k-ε湍流模型,单步涡耗散燃烧模型与KING硼粒子点火燃烧模型,开展了双下侧90°进气结构和双侧180°进气结构固体冲压发动机补燃室内燃气燃烧数值模拟,对比分析了补燃室燃气燃烧流场特征和内壁烧蚀环境特征。结果表明:双侧180°进气结构在补燃室中形成大漩涡,有利于燃气与空气的掺混燃烧,至补燃室出口位置,总燃烧效率超过90%,且该结构有效减少了粒子对内壁的冲刷侵蚀;在双下侧90°进气结构补燃室中,凝聚相粒子和燃气贴近补燃室一侧运动,导致氧气浓度和温度分布不均,不利于燃气的掺混燃烧,总燃烧效率为74%,在远离补燃室进气道一侧形成高温热烧蚀、高浓度粒子侵蚀、高速射流冲刷和热应力集中的综合破坏;双侧180°进气结构的固体冲压发动机补燃室总体性能优于双下侧90°进气结构的冲压发动机补燃室。

关键词：固体冲压发动机补燃室进气道结构燃烧效率烧蚀

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水冲压发动机补燃室铝水燃烧分析

固体火箭技术 2009年第2期32卷 150-153页

作者：霍东兴何国强陈林泉任全彬西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团公司四院四十一所固体火箭发动机燃烧热结构与内流场国防科技重点实验室西安710025

铝粉在水蒸气中燃烧时间的测定是非常复杂和困难的,文中对几种燃烧模型进行了对比计算。结果表明,各种模型的计算结果相差较大。在对比分析的基础上,采用了Brooks模型来计算燃烧时间,并由此获得了颗粒轨道模型中所需的计算参数。对某试... 详细信息

铝粉在水蒸气中燃烧时间的测定是非常复杂和困难的,文中对几种燃烧模型进行了对比计算。结果表明,各种模型的计算结果相差较大。在对比分析的基础上,采用了Brooks模型来计算燃烧时间,并由此获得了颗粒轨道模型中所需的计算参数。对某试验发动机的补燃室流场进行计算,获得的温度场与试验结果相吻合,说明这种处理方法是合理的。所建立的水冲压发动机补燃室的数值模型为补燃室燃烧组织的深入研究提供了参考。

关键词：水冲压发动机补燃室铝水反应燃烧模型

燃气喷射方式对冲压发动机补燃室掺混效果的影响

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固体火箭技术 2005年第1期28卷 40-43页

作者：陈林泉毛根旺霍东兴刘霓生西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团公司四院西安710025

在空气进气参数不变情况下,分析了喷口布局、喷口形状、头部型面对冷流掺混效果的影响。结果表明,燃气喷射方式不同,掺混在补燃室中的发展过程也不同,提高补燃室内整体掺混度的方法,不一定能提高头部的掺混度;可提高头部掺混度的燃气喷... 详细信息

在空气进气参数不变情况下,分析了喷口布局、喷口形状、头部型面对冷流掺混效果的影响。结果表明,燃气喷射方式不同,掺混在补燃室中的发展过程也不同,提高补燃室内整体掺混度的方法,不一定能提高头部的掺混度;可提高头部掺混度的燃气喷射方式有 5孔交汇喷射、5孔偏心喷射以及头部采用椭球型面。

关键词：喷射方式补燃室冲压发动机掺混燃气发展过程头部混度喷口型面室内

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固体燃料冲压发动机两种补燃室构型数值分析

推进技术 2009年第6期30卷 647-650页

作者：刘巍杨涛程兴华李理国防科学技术大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

为了提高固体燃料冲压发动机性能,使用数值模拟的方法对圆孔隔板与加长燃料两种补燃室构型进行了对比研究。在燃料内径、燃烧室入口直径、空气流量及补燃室压强相同的条件下,得到了两种补燃室构型的放热量与总压损失。对二者进行综合比... 详细信息

为了提高固体燃料冲压发动机性能,使用数值模拟的方法对圆孔隔板与加长燃料两种补燃室构型进行了对比研究。在燃料内径、燃烧室入口直径、空气流量及补燃室压强相同的条件下,得到了两种补燃室构型的放热量与总压损失。对二者进行综合比较后发现,圆孔隔板构型适用于补燃室较短以及发动机工作时间较长的情况;加长燃料构型适用于补燃室较长以及发动机工作时间较短的情况。

关键词：固体燃料冲压发动机补燃室数值分析

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不同构型固冲发动机补燃室绝热层传热烧蚀

弹道学报 2009年第3期21卷 26-30页

作者：梁华陈雄鞠玉涛王天波南京理工大学机械工程学院南京210094

针对固冲发动机补燃室结构,建立了不同构型条件下补燃室三维流场带化学反应流场模型与不同构型条件下补燃室内二维绝热层传热烧蚀模型.运用FLUENT软件模拟了补燃室内燃气的流动与燃烧.运用ANSYS软件对补燃室内绝热层进行了热分析数值计... 详细信息

针对固冲发动机补燃室结构,建立了不同构型条件下补燃室三维流场带化学反应流场模型与不同构型条件下补燃室内二维绝热层传热烧蚀模型.运用FLUENT软件模拟了补燃室内燃气的流动与燃烧.运用ANSYS软件对补燃室内绝热层进行了热分析数值计算,求解了绝热层的温度场.根据材料的热解温度范围,判断出材料的烧蚀分层.针对2种不同结构构型的凹坑,进行了冲压发动机地面联管试验,计算结果与试验结果基本吻合.结果表明,文中所建立的绝热层传热烧蚀计算方法可以较好地模拟出材料的传热烧蚀过程.

关键词：固冲发动机补燃室绝热层流场烧蚀

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燃气侧喷冲压发动机补燃室两相流流场计算

弹道学报 2008年第3期20卷 9-12页

作者：张磊周长省陈雄张家仙南京理工大学机械工程学院南京210094

利用PDF模型和颗粒轨道模型,对燃气侧喷冲压发动机补燃室两相流流场进行三维数值模拟,其中铝颗粒的燃烧模型采用蒸发扩散模型.考虑颗粒直径、空燃比和颗粒含量的影响,得出了产物组分、温度等发动机参数的变化趋势.结果表明,由于燃气侧... 详细信息

利用PDF模型和颗粒轨道模型,对燃气侧喷冲压发动机补燃室两相流流场进行三维数值模拟,其中铝颗粒的燃烧模型采用蒸发扩散模型.考虑颗粒直径、空燃比和颗粒含量的影响,得出了产物组分、温度等发动机参数的变化趋势.结果表明,由于燃气侧喷发动机结构特殊,具有两处扩散火焰峰面,随着液滴颗粒直径的增大,燃烧效率降低,出口温度下降;空燃比越大,燃烧效率越低;随着颗粒含量的增加,颗粒燃烧绝对质量增加,燃烧效率降低.

关键词：冲压发动机补燃室数值模拟两相流

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固冲发动机补燃室流场条件下硼燃烧试验研究

含能材料 2015年第3期23卷 248-252页

作者：刘道平夏智勋黄利亚胡建新国防科技大学高超声速冲压发动机技术重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

建立了一套固冲发动机地面模拟试验系统,用于研究补燃室流场条件下硼的燃烧,该试验系统用乙醇与氧气反应加热硼颗粒,并与空气二次燃烧的方式,模拟含硼固冲发动机的工作过程,其一次燃烧产物主要为H2、CO和硼颗粒,补燃室总温、静温值为130... 详细信息

建立了一套固冲发动机地面模拟试验系统,用于研究补燃室流场条件下硼的燃烧,该试验系统用乙醇与氧气反应加热硼颗粒,并与空气二次燃烧的方式,模拟含硼固冲发动机的工作过程,其一次燃烧产物主要为H2、CO和硼颗粒,补燃室总温、静温值为1300-1400K,总压、静压值为0.4-0.5MPa,马赫数值为0.35左右,与真实固冲发动机相关参数值相符合。基于此试验系统,采集了燃气发生器、补燃室进气口、掺混区、燃烧区和喷管等位置的凝相燃烧产物。扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线能谱（EDS）分析结果表明,硼在反应过程中呈颗粒状,整体形貌变化不太明显,大部分的硼在补燃室中完成反应,燃烧区硼的反应量最大,靠近喷管区域次之,掺混区域最少。

关键词：固冲发动机补燃室硼试验研究

涡轮增压固体冲压发动机补燃室燃烧数值模拟研究

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固体火箭技术 2012年第4期35卷 468-473页

作者：林彬彬潘宏亮刘洋西北工业大学燃烧热结构与内流场重点实验室西安710072

提出了涡轮增压固体冲压发动机补燃室三股气流燃烧数值模拟的方法。分别采用Standard k-ε、k-εRNG、k-ωSST湍流模型,结合三维N-S方程、颗粒轨道模型、King硼粒子点火模型、硼粒子燃烧模型建立TSPR发动机补燃室三维两相流动燃烧模型... 详细信息

提出了涡轮增压固体冲压发动机补燃室三股气流燃烧数值模拟的方法。分别采用Standard k-ε、k-εRNG、k-ωSST湍流模型,结合三维N-S方程、颗粒轨道模型、King硼粒子点火模型、硼粒子燃烧模型建立TSPR发动机补燃室三维两相流动燃烧模型。首先,利用本文模型进行冷流掺混分析,确定了试验发动机构型并进行燃烧试验,三股气流形成了稳定燃烧;然后,将数值计算得到的补燃室压强、特征速度、燃烧效率与实验结果进行对比分析,并进行了计算模型可信性分析;文中综合湍流模型对TSPR补燃室燃烧情况模拟的影响,得出硼颗粒模型是进一步提高含硼三股气流模拟精度的主要原因。说明本文采用的模型以及与之相匹配使用的方法适用于TSPR发动机补燃室燃烧情况的分析。采用本文补燃室结构进行试验,有无硼成分的试验燃烧效率分别达到82.1%和88.8%,数值模拟结果显示,还应进一步改进补燃室结构,以降低总压损失,促进补燃室壁面附近的空气参与燃烧,并提高硼粒子燃烧效率。

关键词：涡轮增压固体冲压发动机补燃室含硼固体推进剂数值模拟两相流

进气道出口截面形式对补燃室掺混性能的影响研究

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推进技术 2022年第10期43卷 163-173页

作者：胡蓉谢旅荣王润洲赵有喜林华川南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室江苏南京210016

为研究进气道出口截面形式对补燃室掺混气动特性和燃烧性能的影响,对双下侧布局形式的固冲发动机内流场进行数值模拟,对比分析了补燃室相同压比下,进气道矩形出口截面和圆形出口截面在不考虑燃气的混合和反应时掺混段的气动特性和考虑... 详细信息

为研究进气道出口截面形式对补燃室掺混气动特性和燃烧性能的影响,对双下侧布局形式的固冲发动机内流场进行数值模拟,对比分析了补燃室相同压比下,进气道矩形出口截面和圆形出口截面在不考虑燃气的混合和反应时掺混段的气动特性和考虑燃气反应时补燃室的燃烧性能。结果表明:两股空气掺混过程中,研究的两种进气道出口截面方案的整体总压损失大致相同,但进气道圆形出口截面的掺混段内流线表现为不稳定的螺旋点形态,相比于方形出口截面的掺混段,其使气流掺混更剧烈,短距离内掺混已经很均匀,且旋流强度小;在考虑燃烧时,进气道圆形出口截面对应的补燃室出口总压恢复系数比方形截面的高约2%,方形进气道出口截面的补燃室出口截面总燃烧效率为95.58%,而圆形截面的达到99.86%。

关键词：固体火箭冲压发动机补燃室进气道掺混气动特性燃烧效率