超燃冲压发动机支板特性试验研究

	超燃冲压发动机支板特性试验研究
英文题名	Experimental Studies on Strut Configuration in Scramjet Combustor
	刘灿
导师	顾洪斌
	2015
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位类别	硕士
学位专业	流体力学
摘要	高超声速技术是当今国际航空航天领域的研究热点，也是一个国家空天科技发展水平的重要标志。超燃冲压发动机具有高速、高比冲等优势，是高超声速飞行器的首选推进装置。支板作为插入式燃料喷注装置，能够提高燃料穿透深度、增强混合，促进燃烧室高效、稳定地工作。本文研究了支板的高度、距离、厚度、射流方式和当量比等因素对超燃冲压发动机燃烧性能的影响规律，为支板在超燃冲压发动机燃烧室中的应用提供依据。本文主要通过正交试验手段研究了在来流总温为1550k，隔离段入口马赫数为2.5时，支板结构对超燃冲压发动机燃烧的影响规律。通过正交法设计了试验方案，分别以发动机未扰动区域长度和燃烧效率为目标函数进行了支板特性的试验研究，主要得到以下结论： 1 当量比低于0.3时，支板高度是影响未扰动长度的主要因素。 2 当量比高于0.45时，支板的当量比是影响未扰动长度主要因素，并且影响显著，射流方式和高度的影响次之，厚度和距离的影响最弱。 3影响燃烧效率的支板因素主次及显著性排序为支板燃料射流方式＞支板高度＞支板与凹腔距离＞当量比＞支板厚度。 4 燃烧前，支板主要影响其附近的流场，而且这种影响会迅速减弱。 5 支板越高，燃料混合及燃烧区域越深入主流，火焰越短，火焰越窄，释热峰值位置越靠近支板，燃烧强度越大，燃烧效率越高。其中，支板高度由10mm增加到30mm，燃烧效率增加15.1%。支板越低，燃料更加容易进入凹腔中燃烧。 6 当支板高度为10mm时，厚度为8mm的支板未扰动区域最长，火焰最长和窄，火焰距离下部壁面最近，释热峰值最小，释热峰值距离支板最远。且此支板有两种火焰形态，反应初支板射流火焰位于主流，稳定阶段凹腔火焰位于凹腔中及凹腔剪切层。 7 正交试验的优化结果是，与凹腔距离为25mm的支板既能保持较长的未扰动长度，又能提高燃烧效率。 8 支板特征对燃烧的影响存在耦合作用。支板越高，支板与凹腔距离对燃烧效率的影响越大。本文利用试验手段对超燃冲压发动机燃烧室中支板特性进行了较为全面的研究，得到了支板各因素对隔离段未扰动区域长度、燃烧效率和组织燃烧影响的规律，这为超燃冲压发动机燃烧室的设计和优化提供了重要的参考依据。关键词：超燃冲压发动机，燃烧室，支板，燃烧，正交试验设计
索取号	31229
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55098
专题	高温气体动力学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	刘灿. 超燃冲压发动机支板特性试验研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.

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