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煤油燃料RBCC亚燃模态掺混与燃烧数值模拟研究

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推进技术 2012年第6期33卷 907-913页

作者：潘科玮何国强秦飞刘佩进汤祥西北工业大学燃烧热结构和内流场重点实验室陕西西安710072

为了探索RBCC(Rocket Based Combined Cycle)亚燃模态条件下掺混燃烧性能,对多种工况进行了数值计算。对比分析了各工况下的燃烧室压力、掺混反应效率、总压损失等参数来分析燃烧室内部特性的变化。从数值模拟的研究中可以发现:由于RBC... 详细信息

为了探索RBCC(Rocket Based Combined Cycle)亚燃模态条件下掺混燃烧性能,对多种工况进行了数值计算。对比分析了各工况下的燃烧室压力、掺混反应效率、总压损失等参数来分析燃烧室内部特性的变化。从数值模拟的研究中可以发现:由于RBCC亚燃模态的特点,一次火箭高温羽流,使得喷注的燃料能够有效地雾化蒸发,通过支板的混合增强作用能有效地提高煤油燃料的掺混能力,凹腔又适当的延长了煤油在燃烧室的停留时间,形成有效的火焰稳定区域,两种有效的火焰稳定方式的结合能实现液体燃料稳定有效的燃烧,而且双凹腔前后组合也能提高燃料的掺混燃烧能力。从计算中还可以发现,合理地布置支板与凹腔的相对位置能提高燃料的掺混反应效率,实现燃料的充分燃烧,并对燃烧性能提高有明显的帮助。

关键词：火箭基组合循环亚燃模态数值模拟支板掺混反应效率煤油

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煤油同轴喷嘴超临界燃烧与火焰特性实验研究

推进技术 2015年第9期36卷 1281-1287页

作者：薛帅杰杨岸龙杨伟东李龙飞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

为研究煤油同轴离心喷嘴的超临界燃烧与火焰特性以及缩进比对燃烧及稳定性的影响,在煤油超临界条件下进行了不同缩进比喷嘴的燃烧实验,实验采用单喷嘴矩形燃烧室,空气和氧气混合物以气态从同轴喷嘴的中心喷嘴喷注,煤油以液态从同轴喷嘴... 详细信息

为研究煤油同轴离心喷嘴的超临界燃烧与火焰特性以及缩进比对燃烧及稳定性的影响,在煤油超临界条件下进行了不同缩进比喷嘴的燃烧实验,实验采用单喷嘴矩形燃烧室,空气和氧气混合物以气态从同轴喷嘴的中心喷嘴喷注,煤油以液态从同轴喷嘴的离心喷嘴喷注,实验利用采样频率为36k Hz的彩色高速CCD相机成功观测到煤油超临界燃烧现象。煤油同轴离心喷嘴超临界燃烧火焰总体呈圆柱射流状;缩进比较大喷嘴的火焰图像中,喷嘴出口为半透明的"稠密"气状射流,未观测到明显的雾化破碎过程;喷嘴缩进比为1.62时火焰较窄且出现火焰团间歇性脱落情况;缩进比对燃烧和燃烧稳定性均有影响,存在相对最佳值使燃烧较稳定。

关键词：煤油同轴离心喷嘴超临界燃烧火焰

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煤油超声速燃烧的数值分析

推进技术 2004年第5期25卷 463-468页

作者：刘欧子蔡元虎胡欲立刘敬华凌文辉西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 北京动力机械研究所北京100074

利用计算流体力学软件对煤油在所设计的双模态超声速燃烧室内的超声速喷雾燃烧进行了数值模拟。采用离散液滴模型、概率密度函数紊流扩散燃烧模型和紊流k ω模型计算了在飞行马赫数为5,煤油与空气的当量比为0 551时的情况。数值结果得... 详细信息

利用计算流体力学软件对煤油在所设计的双模态超声速燃烧室内的超声速喷雾燃烧进行了数值模拟。采用离散液滴模型、概率密度函数紊流扩散燃烧模型和紊流k ω模型计算了在飞行马赫数为5,煤油与空气的当量比为0 551时的情况。数值结果得到的壁面静压分布与实验数据基本一致;计算所得到的总压损失系数是0 696,非常接近实验测量值0 707,但计算得到的燃烧室燃烧效率远比实验值高。

关键词：超音速冲压喷气发动机亚音速燃烧超音速燃烧煤油数值分析

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煤油超燃冲压发动机三维大规模并行数值模拟

计算物理 2009年第4期26卷 534-540页

作者：杨顺华乐嘉陵赵慧勇郑忠华中国空气动力研究与发展中心计算空气动力学研究所四川绵阳621000 中国科学技术大学力学与机械工程系安徽合肥230026

在我国巨型计算机上,采用1024个CPU对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧流场进行三维大规模并行数值模拟.计算软件采用自主研发的并行软件AHL3D,控制方程采用雷诺平均的N-S方程,无粘项计算采用Steger-Warning矢通量分裂格式,湍流模型采用k-ω... 详细信息

在我国巨型计算机上,采用1024个CPU对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧流场进行三维大规模并行数值模拟.计算软件采用自主研发的并行软件AHL3D,控制方程采用雷诺平均的N-S方程,无粘项计算采用Steger-Warning矢通量分裂格式,湍流模型采用k-ω双方程模型,煤油分子式采用正癸烷代替.计算给出的发动机壁面压强分布与试验测量结果有较好的一致性.结果表明,凹槽是发动机主要的着火区和火焰稳定区,同时,由于燃料的喷注形成的回流区也起到一定的稳焰作用.计算结果验证了AHL3D程序和采用的理论模型可以用于模拟煤油燃料超燃冲压发动机内部的复杂流动.

关键词：超燃冲压发动机数值模拟负载平衡大规模并行煤油化学动力学

煤油两相连续旋转爆震燃烧室工作特性试验研究

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推进技术 2017年第2期38卷 471-480页

作者：王迪周进林志勇西昌卫星发射中心四川西昌615600 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

为了深入分析煤油燃料两相连续旋转爆震燃烧室的工作特性,采用富氧空气或氧气为氧化剂,通过试验得到爆震波的时域、频域特征,对两相连续旋转爆震燃烧室中爆震波的起爆过程和稳定后的传播过程进行研究。利用基于激光散射相位多普勒分析(P... 详细信息

为了深入分析煤油燃料两相连续旋转爆震燃烧室的工作特性,采用富氧空气或氧气为氧化剂,通过试验得到爆震波的时域、频域特征,对两相连续旋转爆震燃烧室中爆震波的起爆过程和稳定后的传播过程进行研究。利用基于激光散射相位多普勒分析(PDA)技术对雾化流场进行了测量,得到喷注器出口不同平面处煤油液滴速度与直径的统计分布。试验结果表明当煤油流量为78g/s,氧气流量为224.0g/s,空气流量为72.5g/s,当量比为1.083时,燃烧室在单波模态下工作,爆震波传播频率为0.904k Hz,平均转速为649m/s。使用氧气作为氧化剂,当煤油流量为81.8g/s,氧气流量为231.8g/s,当量比为1.222时,燃烧室在双波模态下工作,爆震波传播频率为5.882k Hz,平均转速为1848m/s,传播过程中表现出很强的非定常性。在当量比为0.805~0.908的富氧工况下,随着氧化剂中含氧量的增加,爆震波的速度逐步增大,最终达到2440m/s;在当量比为1.057~1.220的富燃工况下,随含氧量的增加爆震波速度呈现线性增长的特征。

关键词：两相连续旋转爆震燃烧室煤油雾化流场时域/频域分析工作特性

煤油简化动力学和ISAT在超燃计算中的应用

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力学学报 2010年第6期42卷 1090-1097页

作者：肖保国杨顺华邢建文赵慧勇中国空气动力研究与发展中心绵阳621000 中国科学技术大学近代力学系合肥230026

利用基于"准稳态"方法建立的模型简化软件包SPARCK,从建立的详细模型出发得到了一个包含22组分18步总包反应的煤油简化动力学模型.简化模型计算得到的点火延迟时间与文献计算结果和实验结果相一致,验证了模型的有效性.采用简化模型和当... 详细信息

利用基于"准稳态"方法建立的模型简化软件包SPARCK,从建立的详细模型出发得到了一个包含22组分18步总包反应的煤油简化动力学模型.简化模型计算得到的点火延迟时间与文献计算结果和实验结果相一致,验证了模型的有效性.采用简化模型和当地自适应建表(ISAT)方法,对超燃冲压发动机进行了二维并行数值模拟,计算得到的壁面压力分布与试验结果吻合较好,表明简化模型能够很好地用来模拟煤油燃料超燃发动机内部的复杂燃烧过程.在并行计算环境下,和直接积分方法相比,该方法将化学反应项的计算速度提高了3.73倍,大大提高了计算效率.

关键词：煤油简化动力学当地自适应建表超燃冲压发动机并行计算

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煤油总包反应机理对超声速燃烧的影响

推进技术 2013年第7期34卷 938-943页

作者：侯凌云牛东圣潘鹏飞马雪松冮强清华大学航天航空学院北京100084 中国航天科工集团三十一研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074

为考察不同总包反应机理对超声速燃烧数值模拟的影响,以煤油燃料超燃冲压发动机支板加凹腔燃烧室为研究对象,分别采用单步和两步总包反应机理对其燃烧过程进行了三维数值模拟研究。对比分析表明,采用的单步反应机理计算结果与实验值呈... 详细信息

为考察不同总包反应机理对超声速燃烧数值模拟的影响,以煤油燃料超燃冲压发动机支板加凹腔燃烧室为研究对象,分别采用单步和两步总包反应机理对其燃烧过程进行了三维数值模拟研究。对比分析表明,采用的单步反应机理计算结果与实验值呈现明显差异;而两步反应机理的壁面静压计算结果与实验数据吻合良好,验证了计算过程的有效性。该单步反应机理在前支板处局部反应释热量过大过快,致使超燃室内出现热壅塞现象;而两步反应机理的反应和释热规律更为合理,更逼近真实燃烧过程。

关键词：超声速燃烧数值模拟煤油化学反应机理热壅塞

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煤油催化加氢除氧效果的模拟评价

现代化工 2006年第7期26卷 55-57页

作者：周立群王玉许艺陆小华金陵石化烷基苯厂江苏南京210046 南京工业大学江苏南京210000

为解决烷基苯联合装置加氢单元换热器存在的结焦问题,研究开发了煤油催化加氢除氧工艺。设计了换热器模拟装置进行工艺评价试验,同时考察了除氧催化剂的使用寿命。试验结果表明:加氢除氧工艺能有效地脱除煤油中的溶解氧,加氢处理后煤油... 详细信息

为解决烷基苯联合装置加氢单元换热器存在的结焦问题,研究开发了煤油催化加氢除氧工艺。设计了换热器模拟装置进行工艺评价试验,同时考察了除氧催化剂的使用寿命。试验结果表明:加氢除氧工艺能有效地脱除煤油中的溶解氧,加氢处理后煤油在换热器中生成的焦垢晶粒发生了明显的变化,换热器结垢状况得到了改善,延长了运行时间;加氢除氧催化剂具有良好的使用寿命。

关键词：煤油催化加氢除氧模拟评价

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煤油超音速燃烧的试验研究

国防科技大学学报 2004年第1期26卷 1-4页

作者：余勇丁猛刘卫东梁剑寒沈赤兵周进王振国国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

在地面直连式试车台上,研究了煤油碳氢燃料超燃冲压发动机的点火燃烧性能。通过测量模型发动机壁面压力分布,比较了不同工况下的煤油点火燃烧性能。试验结果表明,在当量比为0.27～1.46的大范围内,煤油在超燃冲压模型发动机中能够成功点... 详细信息

在地面直连式试车台上,研究了煤油碳氢燃料超燃冲压发动机的点火燃烧性能。通过测量模型发动机壁面压力分布,比较了不同工况下的煤油点火燃烧性能。试验结果表明,在当量比为0.27～1.46的大范围内,煤油在超燃冲压模型发动机中能够成功点火,支板和凹腔对煤油在超声速气流中的点火及稳定燃烧有重要作用,少量氢气的喷入对煤油的点火燃烧有良好的促进作用。太厚的支板、过高的当量比、模型发动机第一级燃烧室加入燃料过多会使发动机壅塞,影响隔离段的正常工作,进而影响加热器喷管工作。

关键词：超燃冲压模型发动机碳氢燃料直连式试验超音速燃烧煤油点火燃烧性能航空发动机