碳氢燃料超声速燃烧分区实验研究

	碳氢燃料超声速燃烧分区实验研究
	孟凡钊; 周芮旭; 李忠朋; 连欢
发表期刊	力学学报
	2022-06-18
卷号	54 期号:06 页码:1533-1547
摘要	高保真度空天发动机数值模拟通常基于快速化学反应火焰面假设,即超声速燃烧反应的特征尺度小于湍流Kolmgorov尺度,该模型方法对于氢气燃料仿真计算结果较好,但对于乙烯等碳氢燃料仍需进一步研究.受限于极端环境特种非接触测量技术,目前尚未见超声速燃烧火焰分区判别的实验研究,导致目前超声速燃烧火焰面模型适用性以及分区燃烧物理模型认识不清,进而也制约了数值发动机技术发展.本工作基于自主研发的MHz发动机内窥光纤传感器,针对单边扩张双模态冲压发动机超声速燃烧火焰分区开展实验研究,通过化学自发光信号的最小香农熵定义超声速燃烧的特征时间τsc,根据理论方法和来流工况估算了超声速燃烧的流动特征时间,结合分区燃烧理论分析了双模态超燃冲压发动机内碳氢燃料燃烧的分区情况.通过燃烧分区情况以及与泰勒尺度的比较结果,验证了碳氢燃料超燃冲压发动机典型飞行条件下燃烧室内超声速燃烧处于旋涡小火焰区域(Re?50 000; Da∈1.80～2.60, B区),多尺度湍流涡结构发挥重要作用,并随着相对于泰勒尺度的不同大小,分别对应了不同尺度的涡结构主导该过程.同时给出了当量比、通量比以及来流马赫数对燃烧特征时间的影响规律.实验发现,在一定范围内随着当量比增加燃烧逐渐增强,并且增强效果明显强于通量比的影响;而通量比的变化会使得燃烧出现分岔等情况;来流马赫数的变化对于燃烧的影响效果更为明显,也表明了宽域来流影响作用机制是未来宽域湍流燃烧理论研究的重要方向.
关键词	超声速燃烧香农熵燃烧特征时间燃烧分区
收录类别	EI ; CSCD
语种	中文
项目资助者	国家自然科学基金资助项目(91941104,11872366)
CSCD记录号	CSCD:7260044
论文分区	二类
力学所作者排名	1
RpAuthor	连欢
引用统计
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/89754
专题	高温气体动力学国家重点实验室
作者单位	1.中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室 2.中国科学院大学工程科学学院
推荐引用方式 GB/T 7714	孟凡钊,周芮旭,李忠朋,等. 碳氢燃料超声速燃烧分区实验研究[J]. 力学学报,2022,54,06,:1533-1547.
APA	孟凡钊,周芮旭,李忠朋,&连欢.(2022).碳氢燃料超声速燃烧分区实验研究.力学学报,54(06),1533-1547.
MLA	孟凡钊,et al."碳氢燃料超声速燃烧分区实验研究".力学学报 54.06(2022):1533-1547.

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