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突扩燃烧室低频燃烧不稳定形成机理分析

推进技术 2010年第5期31卷 523-528页

作者：秦飞何国强刘佩进西北工业大学航天学院陕西西安710072

突扩燃烧室在一定的工作条件下会出现燃烧不稳定现象。采用实验和数值模拟的方法对突扩燃烧室形成低频燃烧不稳定的机理进行了研究。通过实验研究发现突扩燃烧室压强振动过程中纵向振型占主导地位,但其振动频率并不与声学频率一致。建... 详细信息

突扩燃烧室在一定的工作条件下会出现燃烧不稳定现象。采用实验和数值模拟的方法对突扩燃烧室形成低频燃烧不稳定的机理进行了研究。通过实验研究发现突扩燃烧室压强振动过程中纵向振型占主导地位,但其振动频率并不与声学频率一致。建立了适合分析燃烧不稳定的多步化学反应动力学与大涡模拟耦合的数值分析方法,对实验发动机开展了非稳态数值模拟,获得了低频燃烧不稳定形成演化的详细过程和流场结构。实验和数值计算表明突扩截面形成的旋涡脱落,以及旋涡在燃烧室内的运动过程中引起燃烧面积、局部当量比和热释放率的脉动是激发低频压强振动的主要原因。压强振动引起上游速度脉动,进而形成旋涡脱落。大尺度旋涡在燃烧室内的运动又会引起热释放率的大幅度脉动,反过来又会促进压强振动。振动频率是由压强波和旋涡运动特征时间共同决定的。

关键词：低频燃烧不稳定突扩燃烧室大涡模拟实验冲压发动机

突扩燃烧室低频燃烧不稳定主动控制的大涡模拟仿真(英文)

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固体火箭技术 2011年第1期34卷 32-37页

作者：万少文何国强石磊西北工业大学航天学院．西安710072

采用大涡模拟结合多步化学反应模型开展了突扩燃烧室低频燃烧不稳定的主动开环控制方法研究。针对突扩面形成的大尺度旋涡脱落和运动是形成低频燃烧不稳定的主要原因,提出了在突扩截面上放置窄缝进行小流量空气喷射和燃气吸出的方法进... 详细信息

采用大涡模拟结合多步化学反应模型开展了突扩燃烧室低频燃烧不稳定的主动开环控制方法研究。针对突扩面形成的大尺度旋涡脱落和运动是形成低频燃烧不稳定的主要原因,提出了在突扩截面上放置窄缝进行小流量空气喷射和燃气吸出的方法进行燃烧不稳定的开环主动控制。通过大涡模拟仿真表明,这两种方式都能够比较有效地干扰突扩面上大尺度旋涡的形成和破坏振动能量的正反馈,起到较好的抑制效果,压强振动幅值分别下降了48%和54%。

关键词：低频燃烧不稳定突扩燃烧室大涡模拟燃烧控制

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突扩燃烧室水流试验研究

实验流体力学 2008年第4期22卷 29-33页

作者：李昊于胜春赵汝岩张波李高春海军航空工程学院飞行器工程系山东烟台264001

对两种类型3种结构的突扩燃烧室分别进行了可视化水流模拟试验。试验结果表明,在剪切层中出现明显的旋涡结构,旋涡的产生、发展、脱落、破碎影响着燃烧室的流动状态;中心突扩燃烧室的流动状态与突扩比密切相关;在两侧突扩燃烧室中,由于... 详细信息

对两种类型3种结构的突扩燃烧室分别进行了可视化水流模拟试验。试验结果表明,在剪切层中出现明显的旋涡结构,旋涡的产生、发展、脱落、破碎影响着燃烧室的流动状态;中心突扩燃烧室的流动状态与突扩比密切相关;在两侧突扩燃烧室中,由于两股流体的冲撞作用,导致流体周期性摆动,并在两侧卷起相对有规律的涡对,流动具有明显的低频振荡特征。

关键词：突扩燃烧室水流试验振荡燃烧

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突扩燃烧室低频燃烧不稳定控制方法

推进技术 2011年第1期32卷 59-64页

作者：秦飞何国强刘佩进西北工业大学航天学院陕西西安710072

为实现对突扩燃烧室低频燃烧不稳定的高效控制,采用实验手段和数值模拟开展了低频燃烧不稳定的控制方法研究。开展了燃料脉冲喷射开环主动控制实验研究,发现燃料脉冲喷射所形成的周期性放热是抑制压强振动的主要原因。这种周期性放热与... 详细信息

为实现对突扩燃烧室低频燃烧不稳定的高效控制,采用实验手段和数值模拟开展了低频燃烧不稳定的控制方法研究。开展了燃料脉冲喷射开环主动控制实验研究,发现燃料脉冲喷射所形成的周期性放热是抑制压强振动的主要原因。这种周期性放热与压强振动反相时会明显削弱压强振荡幅度,所以喷射相位角是影响控制效果的主要因素。对空气喷射控制方式进行了大涡模拟,这种方式能够比较有效地干扰突扩面上大尺度旋涡的形成,起到较好的抑制效果。对燃烧室突扩构型进行改进,开展了被动控制的数值模拟,通过采用台阶突扩面的被动控制方式指出了破坏大尺度旋涡的形成和切断振动能量的正反馈机制是实现燃烧不稳定被动控制的主要途径。

关键词：突扩燃烧室低频燃烧不稳定大涡模拟实验燃烧控制

突扩燃烧室湍流射流的相互作用及其对燃烧与混合的影响

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空气动力学学报 1999年第4期17卷 355-370页

作者：张健周力行清华大学北京100084

本文应用ｋ－ε湍流模型和快速化学反应的守恒标量简化ＰＤＦ模型，对有中心射流和环状射流相互作用的突扩燃烧室内的湍流流动、混合与扩散燃烧进行了数值模拟。研究了环状射流与中心射流的速度比在较大范围内改变时突扩燃烧室内湍流回... 详细信息

本文应用ｋ－ε湍流模型和快速化学反应的守恒标量简化ＰＤＦ模型，对有中心射流和环状射流相互作用的突扩燃烧室内的湍流流动、混合与扩散燃烧进行了数值模拟。研究了环状射流与中心射流的速度比在较大范围内改变时突扩燃烧室内湍流回流流场的变化，揭示了较大的射流速度比对突扩燃烧室内湍流混合与燃烧的强化作用。

关键词：突扩燃烧室射流相互作用湍流混合扩散燃烧

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突扩燃烧室湍流预混反应流的数值模拟

计算物理 1999年第3期16卷 265-270页

作者：张健周力行清华大学工程力学系

对突扩燃烧室这一典型工程燃烧装置内的湍流预混反应流进行了数值模拟。时平均控制方程组的封闭采用ｋ－ε湍流输运模型和ＥＢＵＡｒｈｅｎｉｕｓ湍流反应模型。模拟结果给出了突扩燃烧室内湍流预混反应流的气体时均流场、组分浓度场... 详细信息

对突扩燃烧室这一典型工程燃烧装置内的湍流预混反应流进行了数值模拟。时平均控制方程组的封闭采用ｋ－ε湍流输运模型和ＥＢＵＡｒｈｅｎｉｕｓ湍流反应模型。模拟结果给出了突扩燃烧室内湍流预混反应流的气体时均流场、组分浓度场与温度场的分布。通过数值模拟结果与实验的比较对ＥＢＵＡｒｈｅｎｉｕｓ模型进行了讨论与评价。

关键词：湍流预混反应流数值模拟突扩燃烧室

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突扩燃烧室流场及温度场的数值模拟

重庆大学学报（自然科学版） 1997年第2期20卷 117-122页

作者：伍成波梁小平重庆大学冶金及材料工程系

通过建立圆管状突扩燃烧室内流动及传热的数学模型，对燃烧室内的流场及温度场进行了数值模拟，讨论和分析了突扩燃烧室内的流场与温度场的分布规律及影响因素。研究结果对突扩状燃烧器的设计具有指导意义，所建立的数学模型可作为设计... 详细信息

通过建立圆管状突扩燃烧室内流动及传热的数学模型，对燃烧室内的流场及温度场进行了数值模拟，讨论和分析了突扩燃烧室内的流场与温度场的分布规律及影响因素。研究结果对突扩状燃烧器的设计具有指导意义，所建立的数学模型可作为设计中进行定量分析的有效手段。

关键词：流场温度场数值模拟燃烧室突扩燃烧室

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侧面突扩燃烧室冷态流场可视化研究

推进技术 1994年第4期15卷 1-7页

作者：王卫东刘兴洲航天工业总公司31所

燃烧室流场中旋涡的不稳定是造成整体式冲压式发动机侧面突扩燃烧室燃烧振荡的重要原因。在透明矩形侧面突扩燃烧室模型上进行了水流模拟显示实验。显示出了燃烧室流场中的振荡涡系和稳定涡系。实验发现：燃烧室头部旋涡非常稳定；进口... 详细信息

燃烧室流场中旋涡的不稳定是造成整体式冲压式发动机侧面突扩燃烧室燃烧振荡的重要原因。在透明矩形侧面突扩燃烧室模型上进行了水流模拟显示实验。显示出了燃烧室流场中的振荡涡系和稳定涡系。实验发现：燃烧室头部旋涡非常稳定；进口射流剪切层存在＂马蹄涡＂的周期性脱落；射流在燃烧室通道内卷绕形成涡强较大的二次流螺旋柱状涡对，涡对相撞又使螺旋涡失稳、振荡和破碎。旋涡不稳定性是侧面突扩燃烧室燃烧振荡的流体力学原因。分流的加入挤碎了＂马蹄涡＂，消除了射流势核尾部的旋涡扰动。同时，分流射流横向扩展继续为螺旋柱状旋涡提供足够的涡量，使其稳定旋转。加入分流后的侧面突扩燃烧室在地面热试中燃烧非常稳定。采用Ｓｉｍｐｌｅ方法，通过联立求解定常时均流输运方程和ｋ－ε双方程湍流模型得出了无分流侧面突扩燃烧室和侧面分流突扩燃烧室冷态流场速度分布。除了不稳定流动区域，计算结果与流场显示结果符合良好。

关键词：喷气发动机突扩燃烧室振荡燃烧

冲压发动机中心突扩燃烧室中声波-涡流相互作用的数值解

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飞航导弹 1989年第10期 40-46页

作者：刘菊艳

引言冲压发动机燃烧室中燃烧不稳定性是由于声波、大旋涡和化学能释放等一系列的复杂、非线性相互作用引起的。本文的数值模拟结果,是在一个理想的、中心突扩冲压发动机燃烧室中分离并研究声波和大旋涡结构间的相互作用而得到的。这是... 详细信息

引言冲压发动机燃烧室中燃烧不稳定性是由于声波、大旋涡和化学能释放等一系列的复杂、非线性相互作用引起的。本文的数值模拟结果,是在一个理想的、中心突扩冲压发动机燃烧室中分离并研究声波和大旋涡结构间的相互作用而得到的。这是为了确定在一定几何尺寸的燃烧室中声波对旋涡的分离和合并的影响程度。由于燃烧室长度和燃烧时间不同,所以很难对燃烧室中发生的各种物理和化学过程之间

关键词：突扩燃烧室流场声波频率涡流涡旋流动流体流动冲压发动机喷管低频振荡格栅旋涡结构周期状态进气道数值解数值分析