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超燃冲压发动机燃烧室的准一维计算与分析

推进技术 2020年第3期41卷 623-631页

作者：尤厚丰张兵李德宝合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

在考虑有限速率化学反应的准一维Euler方程基础上,通过增加截面面积变化、壁面摩擦和添质的源项,发展了适用于超燃燃烧室性能分析的准一维计算方法。依次以中国空气动力研究与发展中心(CARDC)和日本国家航空与航天实验室(NAL)的氢燃料... 详细信息

在考虑有限速率化学反应的准一维Euler方程基础上,通过增加截面面积变化、壁面摩擦和添质的源项,发展了适用于超燃燃烧室性能分析的准一维计算方法。依次以中国空气动力研究与发展中心(CARDC)和日本国家航空与航天实验室(NAL)的氢燃料燃烧室模型作为验证算例,分别采用传统的一步反应模型和发展的有限速率反应模型,模拟了燃烧室流场,并基于NAL燃烧室,计算分析了不同当量比和进口压强对燃烧室流动特性的影响。结果表明:两种方法都能得到与实验数据吻合良好的结果;和一步反应模型相比,有限速率反应模型不仅可以更细致地捕捉流场细节,而且能够初步分析化学非平衡效应的影响;对于NAL燃烧室,当量比≥0.6时,压强随当量比的升高而增大,当达到1.0时,反压已推进隔离段,且推进速度随当量比增大而增加;进口压强不大于110.444kPa时,反压随进口压强增大而升高,且当反压不小于82.833kPa时,反压被隔离在等直段燃烧室入口处;过小的当量比和过大的进口压强均会导致燃烧室出口马赫数严重下降,甚至出现亚声速出流状态。

关键词：准一维Euler方程有限速率化学反应一步反应超燃冲压发动机燃烧室

超燃冲压发动机磁流体发电通道数值模拟研究(英文)

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推进技术 2024年

作者：凌文辉武劭恂张义宁刘琛源孟皓北京动力机械研究所

磁流体动力学（MHD）反向能量旁路技术是超燃冲压发动机系统中一种很有前途的能量再分配技术，它与发电设备相结合，为长距离飞行提供必要的机身动力。本文通过使用商业软件Fluent建立并验证了超燃冲压发动机磁流体发电通道的计算模型... 详细信息

磁流体动力学（MHD）反向能量旁路技术是超燃冲压发动机系统中一种很有前途的能量再分配技术，它与发电设备相结合，为长距离飞行提供必要的机身动力。本文通过使用商业软件Fluent建立并验证了超燃冲压发动机磁流体发电通道的计算模型。研究发现，当磁感应强度为1、2、3、4 T时，发电效率分别为22.5%、22.3%、22.0%、21.5%，且随磁感应强度的增加而降低，焓提取率分别为0.026%、0.1%、0.21%、0.34%，随磁感应强度的增加而增加。电磁作用对发电通道内气流的减速能力随着磁感应强度的增大而增大。磁场强度越强，马赫数的降低效果越明显。发电效率会随着磁感应强度增大而降低，焓提取率则会随着磁感应强度增大而增大。由于局部电流聚集在发电区域进出口，沿程方向的总温、总焓并非呈线性变化，在进出口存在极大值与极小值。增加电极数量可以有效调节焦耳热耗散的占比，从而可提高发电效率。

关键词：超燃冲压发动机磁流体力学发电通道电离种子数值模拟

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超燃冲压发动机主动式掺混增强技术研究综述

航空兵器 2023年

作者：王文龙马岑睿王宏宇空军工程大学防空反导学院中国空气动力研究与发展中心/超高速空气动力研究所

燃料的掺混增强技术是现代超燃冲压发动机的关键技术，针对如何使燃料充分掺混，研究人员发展了多种掺混增强方法，主要分为主动式和被动式两类。主动式掺混增强技术是依靠大尺度的自激励来提高燃料的掺混程度，因其易于控制、结构简单... 详细信息

燃料的掺混增强技术是现代超燃冲压发动机的关键技术，针对如何使燃料充分掺混，研究人员发展了多种掺混增强方法，主要分为主动式和被动式两类。主动式掺混增强技术是依靠大尺度的自激励来提高燃料的掺混程度，因其易于控制、结构简单等优点逐渐受到研究人员的青睐。本文针对三种主动式掺混增强技术：等离子体能量沉积辅助掺混技术、波形/粗糙壁扰流技术和脉冲射流扰流技术进行了讨论，综述了其研究现状和发展前景，并对未来的发展趋势进行了合理的展望，为未来超燃冲压发动机燃烧室内燃料掺混增强技术的进一步优化发展提供了思路。

关键词：超燃冲压发动机掺混增强等离子体能量沉积波形/粗糙壁扰流脉冲射流扰流

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超燃冲压发动机燃烧模态转换直连式实验研究

推进技术 2019年第2期40卷 339-346页

作者：肖保国李莉张顺平晏至辉刘彧中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室四川绵阳621000

为获得燃烧模态转换过程对超燃冲压发动机工作特性的影响,在直连式实验台上,通过液态煤油流量的线性变化,开展了飞行马赫数4.5条件下燃烧室不同工作模态的转换实验。通过对特征位置和参数的监测,实现了燃烧模态的实时判别,获得了燃烧模... 详细信息

为获得燃烧模态转换过程对超燃冲压发动机工作特性的影响,在直连式实验台上,通过液态煤油流量的线性变化,开展了飞行马赫数4.5条件下燃烧室不同工作模态的转换实验。通过对特征位置和参数的监测,实现了燃烧模态的实时判别,获得了燃烧模态转换过程对发动机性能的影响规律。实验结果表明,在燃烧模态转换过程中滞环现象明显,燃烧室压力和发动机推力性能存在突变。在燃油流量以相同的速率增加和减小过程中发生模态转换时刻的燃油当量比存在差异,分别为0.55和0.488,两个转换点燃烧室比推相差8.05%。在滞环区间内,对于同一当量比,会存在两个不同燃烧模态,对应不同的发动机推力性能。

关键词：超燃冲压发动机燃烧模态转换直连式实验

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超燃冲压发动机喷焰辐射试验研究

兵工学报 2016年第9期37卷 1655-1661页

作者：曾学军石安华韩冬李向东胡华雨张军中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室绵阳分部四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000

介绍了超燃冲压发动机喷焰辐射特性试验与测量方法,在燃料为航空煤油、来流马赫数为6、当量油气比为0.8的试验状态下,获得了长1 m量级超燃冲压发动机喷焰辐射强度和光谱。喷焰辐射强度在发动机喷口附近随喷射距离缓慢下降;辐射强度显现... 详细信息

介绍了超燃冲压发动机喷焰辐射特性试验与测量方法,在燃料为航空煤油、来流马赫数为6、当量油气比为0.8的试验状态下,获得了长1 m量级超燃冲压发动机喷焰辐射强度和光谱。喷焰辐射强度在发动机喷口附近随喷射距离缓慢下降;辐射强度显现出的高频震荡、低频稳定特性,反映出燃料燃烧过程的微观脉动性和宏观稳定性。根据喷焰光谱,喷焰辐射能量集中在波长4.364 3μm附近,主要辐射源为CO_2.

关键词：航空、航天科学技术基础学科超燃冲压发动机喷焰辐射强度光谱

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超燃冲压发动机燃烧室流场超分辨率重建

推进技术 2024年第1期45卷 174-184页

作者：陈皓郭明明田野乐嘉陵张华岳茂雄西南科技大学信息工程学院四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

超声速燃烧室受限空间内复杂流场波系结构的获取受到光学测量装置精度的制约。为提升流场时空分辨率特征,本文应用中国空气动力研究与发展中心地面脉冲燃烧风洞获取的试验数据,在发动机入口马赫数2.5的条件下,构建了6种不同当量比下基... 详细信息

超声速燃烧室受限空间内复杂流场波系结构的获取受到光学测量装置精度的制约。为提升流场时空分辨率特征,本文应用中国空气动力研究与发展中心地面脉冲燃烧风洞获取的试验数据,在发动机入口马赫数2.5的条件下,构建了6种不同当量比下基于压力数据重构的燃烧室流场低分辨率图像数据集,研究了三种提高图像分辨率的方法来提升超燃冲压发动机燃烧室流场重构图像的分辨率。结果表明,本文所提出的流场超分辨率稠密网络(Flow-field Super-Resolution Dense Network,FSRDN)、流场超分辨率生成对抗网络(Flow-field Super-Resolution Generative Adversarial Network,FSRGAN)、传统的双三次插值法(Bicubic interpolation,Bicubic)对流场图像分辨率都提高了4^(2)倍。FSRDN网络所得流场图像结果的峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)、相关性系数(Correlation coefficient,CORR)、感知指数(Perceptual Index,PI)指标均优于双三次插值法,但实际图像存在过于平滑的现象。FSRGAN网络所得流场结果消除了图像平滑现象,使流场图像的细节更加丰富,大幅度优化了PI指标,对燃烧室内的剪切层、斜激波、分离激波等主要波系结构的清晰度有了极大的增强作用。

关键词：超燃冲压发动机燃烧室双三次插值超分辨率生成对抗网络

超燃冲压发动机羟基/煤油-PLIF同步测量研究

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推进技术 2024年第1期45卷 219-226页

作者：武国华于欣彭江波曹振高龙韩明宏袁勋刘文备亓金浩哈尔滨工业大学航天学院可调谐激光技术国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学光电子技术研究所黑龙江哈尔滨150001

应用一套500 Hz PLIF(Planar laser induced fluorescence)系统开展了煤油燃料超燃冲压发动机实验研究,实现了超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构和煤油分布可视化测量。通过对OH-PLIF和煤油-PLIF同步测量方法分析,揭示了超燃冲压发动机煤... 详细信息

应用一套500 Hz PLIF(Planar laser induced fluorescence)系统开展了煤油燃料超燃冲压发动机实验研究,实现了超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构和煤油分布可视化测量。通过对OH-PLIF和煤油-PLIF同步测量方法分析,揭示了超燃冲压发动机煤油掺混燃烧振荡特性规律。利用PLIF图像的几何特征、强度特征和动态模态分解,分析了煤油掺混过程对火焰传播及燃烧特性的影响。研究表明,在煤油单独燃烧阶段,煤油主要分布在燃烧室上游。OH基受燃料分布的影响,在燃烧室内重复性地聚集和扩散,呈现破裂带状。动态模态分解结果表明,煤油掺混过程对燃烧振荡存在影响。

关键词：超燃冲压发动机燃烧室平面激光诱导荧光动态模态分解可视化测量

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超燃冲压发动机准一维建模研究

固体火箭技术 2015年第2期38卷 192-197页

作者：张栋唐硕祝强军西北工业大学航天学院西安710072 上海航天技术研究院805所上海201108

在准一维流理论的基础上,考虑了燃料流量、截面变化、壁面摩擦、燃烧效率、化学反应放热等因素,应用影响系数法,构建了包括前体/进气道、隔离段、燃烧室、后体/尾喷管的超燃冲压发动机内流场准一维分析模型,可快速计算发动机参数沿轴向... 详细信息

在准一维流理论的基础上,考虑了燃料流量、截面变化、壁面摩擦、燃烧效率、化学反应放热等因素,应用影响系数法,构建了包括前体/进气道、隔离段、燃烧室、后体/尾喷管的超燃冲压发动机内流场准一维分析模型,可快速计算发动机参数沿轴向的变化以及出口值,便于发动机性能分析;以一个机体/推进一体化单模块飞行器为研究对象,通过与三维CFD数值模型进行对比。结果表明,准一维计算模型能较好地对超燃冲压发动机进行快速计算与分析,在超燃冲压发动机的初步研究阶段具有重要的应用价值。

关键词：吸气式高超声速飞行器超燃冲压发动机准一维模型影响系数法

超燃冲压发动机尾喷管性能对型面参数的回归研究

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航空动力学报 2013年第9期28卷 2029-2036页

作者：张文电王一白刘宇覃粒子张晓源何淼生北京航空航天大学宇航学院北京100191

为了研究型面参数对基于三次曲线构型的超燃冲压发动机尾喷管性能的影响规律,采用均匀设计和回归分析的方法开展了型面参数化研究,得到了尾喷管性能参数与构型参数间的回归模型.研究表明下壁面高度对尾喷管的升力性能影响不显著,其余型... 详细信息

为了研究型面参数对基于三次曲线构型的超燃冲压发动机尾喷管性能的影响规律,采用均匀设计和回归分析的方法开展了型面参数化研究,得到了尾喷管性能参数与构型参数间的回归模型.研究表明下壁面高度对尾喷管的升力性能影响不显著,其余型面参数对尾喷管性能有影响且为交互作用.同时,上下壁面出口高度增加能提高尾喷管推力性能,上壁面长度增加对升力性能有益,而上壁面出口高度和角度的增加则反之;上壁面出口高度对俯仰力矩性能的影响与升力性能类似,但俯仰力矩性能与上壁面入口角度呈正相关,而出口角度在大部分情况下对俯仰力矩性能呈负相关;下壁面在一定范围内截短对上壁面压强分布影响不显著.

关键词：超燃冲压发动机尾喷管均匀设计回归研究参数化研究