IMECH-IR  > 高温气体动力学国家重点实验室
JF-12激波风洞超燃冲压发动机实验及污染气体效应影响研究
Alternative TitleExperimental Study on the Scramjet in JF-12 Shock Tunnel and its Vitiation Effects
姚轩宇
Thesis Advisor姜宗林
2015
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Subtype博士
Degree Discipline流体力学
Abstract高超声速推进技术是当今研究人员关心的焦点。超燃冲压发动机作为有潜力的高超声速吸气式发动机,受到广泛关注。其技术发展离不开实验研究。现有实验研究手段主要依靠地面高超声速风洞设备模拟飞行情况。然而现有的大多数激波风洞受到试验时间和气流品质的限制,开展超燃冲压发动机全尺寸实验还有困难。作为现阶段超燃冲压发动机实验研究的主力的燃烧加热式风洞,由于加热方式的原因,存在着污染气体效应的影响。本文利用中国科学院力学研究所JF-12爆轰驱动激波风洞,对超燃冲压发动机全尺寸模型开展了实验研究。主要研究内容包括: (1)在JF-12激波风洞中开展超燃冲压发动机试验研究。完善发展JF-12现有实验技术,设计加工了超燃冲压发动机试验模型及配套的支撑、供气等辅助系统,解决了供气、采集与实验系统同步等问题。成功在JF-12激波风洞上完成超燃冲压发动机实验,实现发动机自点火与稳定燃烧。为进一步利用JF-12激波风洞开展超燃冲压发动机实验研究提供了条件。 (2)不同总温总压来流下超燃冲压发动机模型性能研究。实验验证了JF-12风洞开展超燃冲压发动机试验研究的可行性,超燃冲压发动机模型性能达到了设计的预期目标,能够满足实验研究的要求。实现了M7总温(Tt=2240K)和近M10总温(Tt=3670K)的超燃冲压发动机稳定燃烧,燃烧室流动速度范围Uc=2000~2500m/s。通过对比实验,探讨了不同进气道构型、当量比以及来流总温状态下超燃冲压发动机性能。通过改变燃料供应,观测到由燃烧振荡引起的超燃冲压发动机喘振现象,试验结果表明超燃冲压发动机喘振现象对当量比敏感。 (3)研究了污染气体效应对超燃冲压发动机性能的影响。通过改变试验气流组分,发现在保持燃料供应及来流总温总压接近的前提下,水蒸汽对氢燃料超燃冲压发动机性能有促进作用,二氧化碳影响不明显。利用数值模拟结果,分析水组分污染气体对超燃冲压发动机模型进气道性能影响,说明水蒸汽的存在会使得发动机空气捕获流量和氧气捕获流量发生较大变化,并会影响燃烧室入口参数。提出新的基于推力潜能的超燃冲压发动机评价方法。利用这一方法研究了水蒸汽对超燃冲压发动机燃烧室性能影响。在同样保持来流总温总压和燃料供应不变时,发现水蒸汽对燃烧室性能提升有益,与实验结果吻合。
Call Number31263
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55105
Collection高温气体动力学国家重点实验室
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GB/T 7714
姚轩宇. JF-12激波风洞超燃冲压发动机实验及污染气体效应影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.
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