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火焰稳定器相对参数对水冲压发动机燃烧及其内流场的影响

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航空动力学报 2021年第10期36卷 2230-2240页

作者：李尚中向敏杨希祥谢泽阳张为华国防科技大学空天科学学院长沙410073

在水冲压发动机燃烧室中设置钝体火焰稳定器,可使部分已燃高温燃烧产物在火焰稳定器后部的回流区内不断点燃新鲜的可燃混合物,从而实现稳定高效燃烧。通过改变火焰稳定器相对金属燃料入口高度及相对一次进水位置,对比分析了相对入口高... 详细信息

在水冲压发动机燃烧室中设置钝体火焰稳定器,可使部分已燃高温燃烧产物在火焰稳定器后部的回流区内不断点燃新鲜的可燃混合物,从而实现稳定高效燃烧。通过改变火焰稳定器相对金属燃料入口高度及相对一次进水位置,对比分析了相对入口高度和相对一次进水位置两种不同相对参数对于燃烧室内掺混、燃烧以及火焰稳定效果的影响。结果表明:当相对高度H>1时,燃烧火焰无法稳定在回流区。当火焰稳定器相对位置不变时,在一定范围内,随着相对高度H减小,火焰稳定效果增加,且存在较优的相对高度(H=1)使燃烧室内的掺混效率和火焰稳定效果较好。当保持相对高度H=1不变的情况下,综合考虑火焰稳定效果、铝/水掺混效率以及发动机工作性能,L=0.5是较为理想的火焰稳定器相对位置。

关键词：火焰稳定器水冲压发动机燃烧室回流区掺混效率

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火焰稳定器修形对发动机后向RCS的影响

南京航空航天大学学报 2021年第4期53卷 570-577页

作者：姚伦标杜凯李宁张琪于明飞中国航发贵阳发动机设计研究所贵阳550081

基于某简化的排气腔体静态雷达散射截面积(Radar cross section,RCS)测试结果,分析了稳定器采用吸波材料后对发动机后向RCS的缩减效果;在不改变加力燃烧室传统结构基础上,针对现有某型稳定器结构从隐身修形设计角度建立了5种不同稳定器... 详细信息

基于某简化的排气腔体静态雷达散射截面积(Radar cross section,RCS)测试结果,分析了稳定器采用吸波材料后对发动机后向RCS的缩减效果;在不改变加力燃烧室传统结构基础上,针对现有某型稳定器结构从隐身修形设计角度建立了5种不同稳定器蒸发腔简化腔体RCS计算模型,分别在高频10 GHz、低频1.5 GHz下对比分析了不同稳定器蒸发腔结构的RCS特征、稳定器倾斜布置对腔体RCS的影响。结果表明:传统非隐身一体化设计的排气腔体结构中,高频下稳定器采用隐身措施后的RCS缩减效果显著;几种针对稳定器蒸发管式蒸发腔结构的修形设计,均能在高频下带来一定的RCS缩减收益,低频下缩减不明显;具有横向及纵向复合倾斜的平板结构蒸发腔较其他结构的RCS缩减效果好,同时可改善功能材料的使用工况,提高其使用可靠性;稳定器在0°~20°倾斜布置对后向腔体RCS有一定抑制作用。

关键词：航空发动机隐身火焰稳定器迭代物理光学法雷达散射截面积雷达仿真

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折叠V形钝体火焰稳定器原型的稳燃机制研究

推进技术 2022年第3期43卷 277-289页

作者：吴云柯李志强杨谦王慧汝夏姣辉张志红中国航空发动机研究院北京101300 北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

为了掌握折叠V形钝体这一新型火焰稳定器的稳燃机制,采用风洞实验与混合雷诺平均/大涡模拟结合的方法对常压条件下10组不同折叠角的折叠V形钝体火焰稳定器原型进行了冷态实验与热态数值模拟研究。其中冷态实验风速10~50m/s,热态数值模... 详细信息

为了掌握折叠V形钝体这一新型火焰稳定器的稳燃机制,采用风洞实验与混合雷诺平均/大涡模拟结合的方法对常压条件下10组不同折叠角的折叠V形钝体火焰稳定器原型进行了冷态实验与热态数值模拟研究。其中冷态实验风速10~50m/s,热态数值模拟工况为进气温度700K、来流速度50~150m/s,当量比0.3~1。通过PIV实验测得了折叠V形钝体回流区冷态流动特征,并结合数值模拟方法研究并讨论了折叠V形钝体绕流尾迹区旋涡特征;通过数值模拟研究了燃烧条件下、折叠V形钝体下游槽向驻涡结构发展变化规律。研究初步探明折叠V形钝体总压恢复系数、阻力系数、抗吹熄能力与燃烧效率优于标准钝体的原因,并发现折叠角角度较小的折叠V形钝体,尾迹中心区域无典型回流区,但仍能通过槽向驻涡结构形成驻涡稳燃速度型,该速度型有利于冷态绕流流速的恢复与热态燃气的加速。

关键词：加力燃烧室火焰稳定器折叠V形钝体稳燃机制槽向驻涡稳燃

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开孔沙丘驻涡火焰稳定器总压损失的试验研究

推进技术 1999年第4期20卷 81-84页

作者：韩启祥刘洪王方王家骅南京航空航天大学动力工程系

试验研究了开孔的沙丘驻涡火焰稳定器的总压损失。结果表明，和常规Ｖ型火焰稳定器规律相反，开孔沙丘驻涡稳定器比无孔的总压损失系数增大２８％。流场分析结果证明开孔沙丘驻涡稳定器总压损失增加是由于从孔进来的气流，破坏沙丘驻涡... 详细信息

试验研究了开孔的沙丘驻涡火焰稳定器的总压损失。结果表明，和常规Ｖ型火焰稳定器规律相反，开孔沙丘驻涡稳定器比无孔的总压损失系数增大２８％。流场分析结果证明开孔沙丘驻涡稳定器总压损失增加是由于从孔进来的气流，破坏沙丘驻涡稳定器型面形成的最佳回流区气流结构。

关键词：加力燃烧室火焰稳定器压力系数沙丘驻涡试验

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多重网格法求解火焰稳定器钝头体管流问题

推进技术 1998年第5期19卷 34-37页

作者：孙再庸何洪庆蔡体敏西北工业大学航天工程学院

多重网格法是近年发展起来的一种软加速方法，用多重网格法可明显地加快数值计算的收敛速度，且网格越密其加速效果越明显。应用多重网格法求解有钝头体的火焰稳定器管内流动问题，计算结果与试验结果比较，吻合较好。

关键词：多重网格法钝头体管流火焰稳定器推进器

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蒸发槽火焰稳定器低压点火过程试验研究

工程热物理学报 2024年第10期45卷 3196-3208页

作者：黄亚坤朱志祥朱焕宇何小民南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 低碳航空动力教育部工程研究中心南京210016

试验研究了低压环境下不同进口压力、温度和马赫数对蒸发槽火焰稳定器点火火焰演化特征和点火延迟时间的影响。研究发现,进口温度的升高会增大火焰投影面面积和火焰增长速率、减小点火延迟时间,且点火延迟时间的减小趋势随着温度继续升... 详细信息

试验研究了低压环境下不同进口压力、温度和马赫数对蒸发槽火焰稳定器点火火焰演化特征和点火延迟时间的影响。研究发现,进口温度的升高会增大火焰投影面面积和火焰增长速率、减小点火延迟时间,且点火延迟时间的减小趋势随着温度继续升高而减弱;进口压力的增大同样使得火焰投影面积增大、点火延迟时间逐渐减小;随着马赫数的逐渐增大,火焰增长速率和火焰投影面面积先增大后减小,点火延迟时间先减小后增大。

关键词：火焰稳定器低压点火过程火焰传播点火延迟时间

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V型火焰稳定器流动及燃烧的自适应湍流模拟

工程热物理学报 2024年第7期45卷 2175-2185页

作者：吴文昌陈涛韩省思杨小平南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院绵阳621000

在自适应湍流模拟方法 (SATES)框架下,本文基于sigma亚格子应力模型发展了一种新的SATES-sigma湍流模型。对V型火焰稳定器流动及燃烧状态开展了高精度数值研究工作,结合试验数据,对比分析了新发展的SATES-sigma模型与早期的SATES-Smagor... 详细信息

在自适应湍流模拟方法 (SATES)框架下,本文基于sigma亚格子应力模型发展了一种新的SATES-sigma湍流模型。对V型火焰稳定器流动及燃烧状态开展了高精度数值研究工作,结合试验数据,对比分析了新发展的SATES-sigma模型与早期的SATES-Smagorinsky模型在冷态及燃烧计算中的计算可靠性及性能差异。结果表明本文提出的SATES-sigma模型能够准确地预测出复杂湍流尾迹流动结构。而且,结合有限速率/涡耗散燃烧模型,SATES-sigma模型在燃烧场预测上要明显优于SATES-Smagorinsky模型,在湍流燃烧问题上展现出较高的应用潜力。

关键词： RANS-LES 湍流燃烧火焰稳定器自适应湍流模拟SATES

整流支板和火焰稳定器的一体化设计及性能分析

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航空动力学报 2012年第10期27卷 2169-2174页

作者：李锋程明郭瑞卿尚守堂唐正府李龙贤北京航空航天大学能源动力学院北京100191 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所沈阳110015

针对航空发动机高推质比、高隐身的需求,提出一种加力燃烧室整流支板和火焰稳定器一体化设计的方法,并开展了相关模型加力燃烧室的计算和试验研究.研究结果表明:采用一体化设计加力燃烧室,能够缩短加力燃烧室长度,大幅降低非加力状态的... 详细信息

针对航空发动机高推质比、高隐身的需求,提出一种加力燃烧室整流支板和火焰稳定器一体化设计的方法,并开展了相关模型加力燃烧室的计算和试验研究.研究结果表明:采用一体化设计加力燃烧室,能够缩短加力燃烧室长度,大幅降低非加力状态的冷态流阻,明显改善发动机加力燃烧室的性能,提高发动机的推质比.可为解决高推质比、高隐身发动机技术提供了一种新的思路和研究方向.

关键词：一体化整流支板整流支板设计火焰稳定器加力燃烧室冲压燃烧室

折叠V形火焰稳定器原型的冷态与稳燃特性研究

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推进技术 2021年第6期42卷 1321-1328页

为了获得折叠V形钝体这一新型火焰稳定器原型的冷、热态特性,采用风洞实验与混合雷诺平均/大涡模拟结合的方法,对10组不同折叠角的折叠V形钝体火焰稳定器模型进行了冷态实验与热态数值模拟研究。其中,冷态实验风速为10~50m/s,来流雷诺数... 详细信息

为了获得折叠V形钝体这一新型火焰稳定器原型的冷、热态特性,采用风洞实验与混合雷诺平均/大涡模拟结合的方法,对10组不同折叠角的折叠V形钝体火焰稳定器模型进行了冷态实验与热态数值模拟研究。其中,冷态实验风速为10~50m/s,来流雷诺数为1×10^(4)~8×10^(4),热态数值模拟工况的进气温度为700K、来流速度为50~150m/s,来流雷诺数为2×10^(4)~6×10^(4),当量比为0.2~1。通过实验测得了不同折叠角折叠V形钝体总压恢复系数,通过数值模拟进一步获得了阻力系数、吹熄性能与燃烧效率,并获得了折叠V形钝体下游火焰时均轮廓。研究表明,折叠V形钝体总压恢复系数与阻力系数优于标准钝体,总压恢复系数随钝体折叠角减小而增大,阻力系数随折叠角减小而减小;折叠V形钝体抗吹熄能力与燃烧效率均优于标准V形钝体;折叠V形钝体的下游火焰扩散特性与标准V形钝体有显著差异。

关键词：加力燃烧室火焰稳定器折叠V形钝体冷态性能稳燃特性