金屬粉末加力燃燒室的熱力學(xué)分析及數(shù)值模擬.pdf

1、隨著航空科技的不斷發(fā)展，高空飛行器在未來(lái)航空領(lǐng)域中將扮演著越來(lái)越重要的角色，且被提出了更高的性能要求（長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航、超聲速飛行、抗干擾等）。普通的燃油型航空發(fā)動(dòng)機(jī)很難使飛行器在高空貧氧條件下飛行時(shí)滿足這種高性能要求。飛行器在高空飛行時(shí)，空氣的含氧量相比于地面大大減少，加力燃燒室中的含氧量還會(huì)進(jìn)一步減小。貧氧的條件下，不利于航空煤油的著火與完全燃燒，影響飛行器的飛行性能，成為了使飛行器在萬(wàn)米高空長(zhǎng)時(shí)間保持高速飛行的最主要障礙?；诖?，本文將

2、探索一種以金屬鎂粉為燃料的加力系統(tǒng)，并對(duì)加力系統(tǒng)的可行性進(jìn)行初步的討論。
　　首先，利用CEA（Chemical Equilibrium and Application）軟件分別對(duì)鎂粉在航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣和氮?dú)庵械娜紵磻?yīng)進(jìn)行理論計(jì)算。鎂粉顆粒在航空發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中燃燒時(shí)，首先會(huì)與尾氣中的O2和CO2反應(yīng)，然后再與N2發(fā)生反應(yīng)；鎂粉顆粒在氮?dú)庵悬c(diǎn)燃時(shí)，會(huì)與氮?dú)獍l(fā)生燃燒反應(yīng)生成Mg3N2和MgN。但是兩種情況下，鎂粉顆粒與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)的量都

3、特別小。
　　其次，以不帶加力燃燒室和帶金屬粉末加力系統(tǒng)這兩種情況下對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱力過(guò)程進(jìn)行理論分析。得出了兩種情況下的推力解析式，從理論上初步得出金屬粉末加力系統(tǒng)可以為系統(tǒng)提供正推力。
　　最后，基于某款小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)模型，在其原有裝置的基礎(chǔ)上為其設(shè)計(jì)一款凹腔加力燃燒室結(jié)構(gòu)外形。對(duì)三種不同寬高比的凹腔燃燒室的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算和分析；確立了鎂粉顆粒的燃燒模型的基本思想與假設(shè)；對(duì)鎂粉與氮?dú)夥磻?yīng)的燃燒模型進(jìn)行了假設(shè)和簡(jiǎn)化；對(duì)