气液比对液体中心式气液同轴离心喷嘴燃烧过程的影响

为了分析气液比对液体中心式气液同轴离心喷嘴燃烧过程的影响,针对一台采用液体中心式气液同轴离心喷嘴的燃气发生器在不同气液比下进行热试,并对试验结果进行深入分析。结果表明:随着气液比的增加,燃烧过程存在三种状态——稳定燃烧、稳定燃烧过渡到低频不稳定燃烧、低频不稳定燃烧。这种低频不稳定燃烧与供应系统的振荡无关,是由气液比增加造成三岔火焰远离喷注面板,当三岔火焰到达喷雾撞击点后火焰稳定性降低,使得火焰在回流区内前后振荡引起的。     

小推力液体火箭发动机燃烧与传热数值仿真研究

针对边区液膜冷却型小推力液体火箭发动机,引入VOF模型模拟冷却液膜,使用数值仿真手段计算了发动机推力室突扩构型对燃烧效率与传热特性的影响.对比可见计算结果是可靠的,计算表明无量纲台阶高度H*从0.111增加到0.222,燃烧效率增加0.35个百分点、燃烧效率随无量纲台阶长度L*增加变化较小、另外传热特性受H*与L*的影响都不大.这表明在扩张型推力室中,燃烧效率下降的主要原因是壁面附近的气态MMH无法与氧化剂有效混合.     

流量连续可调火箭发动机极度富燃燃烧特性

以气氧/煤油作为推进剂对火箭发动机进行流量连续调节试验,研究火箭发动机连续变工况过程中的燃烧特性。火箭发动机通过可调气蚀文氏管连续调节煤油流量。试验在富燃工况(混合比0.405~0.690)下成功点火,并实现了混合比、燃气总流量连续调节。试验发现流量连续调节过程中,当混合比小于0.535时,燃烧室压力随煤油流量减小而增大;当混合比大于0.535时,燃烧室压力随煤油流量减小而减小。同时,特征速度和燃烧效率随混合比增大而增大,并且混合比小于0.535时特征速度、燃烧效率增大的速率大于混合比大于0.535时的速率。研究表明推进剂流量与燃烧效率同时影响燃烧室压力。当混合比小于0.535时,燃烧效率的影响占优;混合比大于0.535时,推进剂流量影响占优。     

环形串联直缸发动机配气系统设计

环形串联直缸发动机具有功率密度高、惯性力小等诸多优点,但其运行时气缸转子始终绕输出轴周向转动,使得传统发动机静态的配气方法不再适用。因此,研究设计一种能够满足该型发动机进排气需求的新型配气系统意义重大。针对该型发动机独特的环形串联结构和差速运动特性,研究了各转子气缸的容积变化规律,分析了各转子气缸进排气相位与转子转角之间的关系,创新设计了一种基于气道复用的动态位置配气系统。根据二冲程发动机配气方案设计加工了配气系统零部件,并通过高压气动实验完成了对该型发动机的动态进排气过程。实验结果表明,当给定外加驱动气压0.25 MPa时,发动机能够以约200 r/min的速度稳定运转,有效验证了该配气系统的可行性。     

液氧与气氧对空气加热器燃烧流场的影响分析

针对一种基于液体火箭发动机燃烧室结构的空气加热器,采用数值仿真技术研究了加热器内部喷雾燃烧、燃气掺混以及出口流场分布等参数.分析对比了采用酒精/液氧/空气与酒精/气氧/空气两种不同氧化剂物态三组元同轴直流式喷嘴所得到的燃烧流场的区别,并通过改变燃烧室特征长度,分析了两种计算工况的加热器的性能差异.结果表明,喷入氧化剂的物态对燃烧流场影响较大,采用液氧喷嘴的火焰较长,气氧喷嘴的火焰分布较宽,且相对于液氧喷嘴,气氧喷嘴的燃烧室前端回流区由于掺混较多的燃气,导致喷注面板附近燃气温度较高,面板承热压力较大.设计的加热器均可保证两种喷嘴的出口流场品质较高,在保证流场出口品质的原则上,气氧喷嘴的燃烧室特征长度可至少小于液氧喷嘴的1/4.     

Mg／KNO3药剂的燃烧与辐射性能研究

通过实验确定了镁/硝酸钾药剂的配比对燃烧速度、近红外辐射强度和可见光强度的影响.经过试验发现当镁与硝酸钾的配比为50∶50时,近红外辐射和可见光强度最大.随着药剂中镁含量的提高,燃烧速度迅速增加.利用最小自由能原理对镁/硝酸钾药剂燃烧反应的温度以及主要反应产物进行了计算,理论计算结果与实验结果基本相符.     

气浮箱型结构纵荡运动水动力系数解析研究

基于二维微幅波理论,采用特征函数展开和匹配渐进法建立了气浮箱型结构纵荡运动的解析解,将Matlab程序计算结果与MOSES数值模拟结果进行了对比分析,验证了程序的合理性;进而对不同吃水、不同水深下结构纵荡运动的附加质量系数和阻尼系数的幅频变化规律进行了研究。结果表明:由于未考虑结构内部气体的可压缩性,数值模拟结果大于程序计算结果,MOSES计算结果偏安全;在一定频率区段上,吃水的增加对结构附加质量系数和阻尼系数有显著影响;随着水深吃水比的增加,结构的附加质量系数和阻尼系数呈增大趋势,只有在圆频率为0.65~0.9 rad/s时呈减小趋势,而阻尼系数则呈增大趋势。     

非线性高频振荡燃烧的研究

用数值模拟的方法研究了液体火箭发动机高频振荡燃烧的形成和发展过程。气相控制方程用欧拉坐标系下的Navier－Stokes方程组描述，液相控制方程在Lagrangian坐标系下描述，并采用高压蒸发燃烧模型。从计算的结果可以看出，当燃烧室内发生高频振荡燃烧时，在喷注面附近和燃烧室收敛段这两个区域内压力的波动幅度较大；通过对压力、混合气体温度及速度在振荡燃烧情况下的比较，得出了振荡燃烧发生时发动机内部两相流场的脉动频率与燃烧室固有频率相耦合的结论。     

基于神经网络的内燃机燃烧过程的辨识

发动机燃烧过程的数值计算精度是计算有害排放物和发动机结构优化的基础。跳出基于零维模型、准维模型和多维模型的数值计算方法,基于利用神经网络对燃烧过程进行辨识,并给出了仿真结果。     

新型红外诱饵剂中添加剂与氧化剂的作用研究

研究了添加剂和氧化剂对Mg-PTFE红外诱饵剂线性燃烧速度和辐射强度的影响。结果发现随着添加剂含量的增加,红外诱饵剂的线性燃烧速度逐渐增大。同时Mg-PTFE／A的辐射强度比Mg—PTFE红外诱饵剂的辐射强度显著提高,并且随着添加剂含量的增加,辐射强度也逐渐增大。随着氧化剂含量的增加,红外诱饵剂的线性燃烧速度逐渐变小,辐射强度逐渐降低。     

某型号燃气发生器故障的仿真再现

为对某次失败的火箭发射过程进行故障分析,本文对可能的故障情况进行了数值仿真研究.根据飞行过程的故障现象及箭载测量数据分析了可能的故障原因,并根据燃气发生器的特点对该燃烧室内雾化、燃烧过程进行了数学建模和数值仿真.根据可能的故障情况进行了逐一的数值仿真和结果分析,并与有限的箭载数据进行了对比.结果表明:采用该数学模型能够很好地对火箭发射过程中的故障进行再现;该型号的燃气发生器存在一定的设计缺陷,需要进行设计优化;扰流环倾斜是此次飞行最有可能的故障情况.     

1D study of the detonation phenomenon and its influence on the interior ballistics of the combustion light gas gun

One-dimensional simulations with a detailed hydrogen-oxygen reaction mechanism have been performed to investigate detonation phenomenon in a combustion light gas gun (CLGG). Convection fluxes of the Navier-Stokes equations are solved using the WAF (weighted average flux) scheme HLLC Riemann solver. A high resolution fifth-order WENO scheme for the variable extrapolation at the volume interface and a fourth-order Runge-Kutta scheme for the time advancement are used. Validation tests of the stoichiometric hydrogen-oxygen deflagration to detonation transition process shows good agreement between the computed results and the analytical and documented solutions, demonstrating the reliability on the detonation simulation of the current scheme. Simulation results of the interior ballistic process of the CLGG show that the flame propagation experiences three distinct stages. The blast detonation wave causes a high-pressure shock and hazardous oscillations in the chamber and makes the projectile accelerate with fluctuations, but has only a small improvement to the muzzle velocity.     

脉冲防暴水炮非淹没气体射流的RANS和LES模拟

为提高脉冲防暴水炮刺激剂的雾化水平,必须提高射流的出口速度和改善雾化带形状,而这些因素与管内非淹没气体射流的湍流流场息息相关。为准确描述湍流分布和水柱加速过程,对脉冲防暴水炮的非淹没气体射流进行了RANS和LES模拟。结果表示LES模型较RANS的标准k-ε模型能更为精确地描述湍流分布和管内非淹没气体射流速度的各向异性。但两者对于水柱加速过程的描述基本一致,只是由于LES模型的气液参混较为充分,气液速度相差较小,而可能导致两模型气体在喷口膨胀规律的异同。LES模型气液界面复杂,是用于研究管内气液流型的理想方法。该方法为三维模拟打下了较好的基础,所得结果可以作为管外射流研究的初始条件。     

基于高原发动机应用的富氧膜组件操作性能研究

发动机富氧进气燃烧对于高原车辆节能减排具有重要意义,膜法富氧是发动机上应用富氧装置的最佳方式。建立了富氧膜组件评定装置,分析了压力方式下压比、进气量和回收率对膜组件性能的影响,确定了压力方式下富氧膜组件的最佳操作条件,比较了不同应用形式下膜组件性能和功率消耗。试验结果表明：压差是影响膜组件透气量的主要因素,随着渗透端真空度的增加,单位压差产生氧流量的效率提高,增加渗透端真空度可显著提高渗透绝对氧流量。混合方式是膜组件在发动机上应用的最佳形式。     

大功率柴油机喷油提前角对缸内燃烧过程的影响

针对某型大功率柴油机,采用试验和计算流体力学（CFD）仿真相结合的方法,研究了大功率柴油机在不同喷油提前角下的燃烧特性,着重分析了缸内最大爆发压力、峰值角、最大压力升高率、燃烧始点等参数的变化趋势,同时对缸内速度场、燃空当量比分布和温度场的变化进行研究,得出喷油提前角的变化对预混合滞燃期的改变是影响柴油机燃烧过程的主要因素,随着喷油提前角的增大,滞燃期内可燃混合气增多,缸内最大爆发压力、最大压力升高率和缸内最高温度随之升高。     

Influence of propagation direction on operation performance of rotating detonation combustor with turbine guide vane

Due to the pressure gain combustion characteristics, the rotating detonation combustor (RDC) can enhance thermodynamic cycle efficiency. Therefore, the performance of gas-turbine engine can be further improved with this combustion technology. In the present study, the RDC operation performance with a turbine guide vane (TGV) is experimentally investigated. Hydrogen and air are used as propellants while hydrogen and air mass flow rate are about 16.1 g/s and 500 g/s and the equivalence ratio is about 1.0. A pre-detonator is used to ignite the mixture. High-frequency dynamic pressure transducers and silicon pressure sensors are employed to measure pressure oscillations and static pressure in the combustion chamber. The experimental results show that the steady propagation of rotating detonation wave (RDW) is observed in the combustion chamber and the mean propagation velocity is above 1650 m/s, reaching over 84% of theoretical Chapman-Jouguet detonation velocity. Clockwise and counterclockwise propagation directions of RDW are obtained. For clockwise propagation direction, the static pressure is about 15% higher in the combustor compared with counterclockwise propagation direction, but the RDW dominant frequency is lower. When the oblique shock wave propagates across the TGV, the pressure oscillations reduces significantly. In addition, as the detonation products flow through the TGV, the static pressure drops up to 32% and 43% for clockwise and counterclockwise propagation process respectively.     

分解炉内煤粉燃烧和CaCO3分解流场的数值模拟

针对国内某大型水泥高性能分解炉,基于Fluent软件,采用有限速率/涡耗散模型模拟了炉内煤粉燃烧和生料分解的湍动多相流场,给出了炉内速度矢量、温度、压力和组分分布,结果显示,炉内流动趋势合理,可为分解炉的研究提供参考.     

基于非线性动力学的液体火箭发动机高频不稳定燃烧过程

采用非线性动力学方法对液体火箭发动机非线性高频燃烧不稳定工作过程进行了研究。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述,气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。用高压蒸发理论对火箭发动机喷雾过程进行了描述。采用计算燃烧学的方法对发动机燃烧室内的湍流两相燃烧过程的稳定燃烧状态和高频不稳定燃烧现象进行了数值模拟。通过分析和讨论,得出了火箭发动机高频不稳定燃烧过程的波动过程类似于奇异吸引子的结论。