固沖發(fā)動機(jī)補(bǔ)燃室摻混燃燒特性及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)簡稱固沖發(fā)動機(jī)，具有比沖高、質(zhì)量小、機(jī)動性好、燃?xì)饬髁靠烧{(diào)、燃料安全易存儲等優(yōu)點，備受人們關(guān)注和期待。補(bǔ)燃室高效燃燒技術(shù)是固沖發(fā)動機(jī)能否進(jìn)入型號研制的關(guān)鍵問題，發(fā)動機(jī)性能預(yù)示是設(shè)計者迫切希望實現(xiàn)的技術(shù)。針對固沖發(fā)動機(jī)補(bǔ)燃室高效燃燒技術(shù)及性能預(yù)示方面，迫切需要開展更加深入細(xì)致的研究。
　　通過數(shù)值仿真、理論分析及試驗研究的方法，開展了固沖發(fā)動機(jī)補(bǔ)燃室內(nèi)摻混燃燒特性研究，摻混燃燒相關(guān)性分析以及補(bǔ)燃室結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的相關(guān)

2、研究。對增進(jìn)發(fā)動機(jī)內(nèi)部摻混、燃燒過程的認(rèn)識和理解，提高發(fā)動機(jī)性能具有一定的指導(dǎo)意義。
　　建立了一套可模擬補(bǔ)燃室摻混過程及燃燒過程的數(shù)值方法，開展了相關(guān)發(fā)動機(jī)試驗，包括冷流試驗和熱試驗，驗證了數(shù)值方法的準(zhǔn)確性和可靠性。分析了補(bǔ)燃室氣相湍流燃燒和顆粒點火燃燒的影響因素，提出了燃料周圍氧濃度是影響燃燒速率的主要因素，確定了補(bǔ)燃室摻混效果研究的必要性。
　　結(jié)合國內(nèi)外摻混問題的研究現(xiàn)狀，建立了以補(bǔ)燃室內(nèi)氣相摻混度、顆粒摻混度及氧燃

3、比為評價指標(biāo)的摻混評價方法。定量分析了補(bǔ)燃室內(nèi)空間各處燃?xì)饨M分和凝相顆粒與氧氣的摻混效果。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬的方法研究了補(bǔ)燃室結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括進(jìn)氣方式、燃?xì)鈬娍诮Y(jié)構(gòu)、進(jìn)氣角度等參數(shù)對摻混和燃燒過程的影響分析。發(fā)現(xiàn)兩者之間存在緊密聯(lián)系。
　　為進(jìn)一步了解補(bǔ)燃室內(nèi)摻混和燃燒過程的相互聯(lián)系，開展了冷流摻混與熱流摻混效果的對比分析，冷流摻混效果與熱流燃燒效率的對比分析，驗證了冷流摻混效果預(yù)示發(fā)動機(jī)燃燒效率的可行性。針對研究對象，建立了

4、以顆粒摻混度為主要考察指標(biāo)，兼顧頭部氣相摻混度與氧燃比的摻混評價準(zhǔn)則。開展了固沖發(fā)動機(jī)熱試驗，采用摻混燃燒相關(guān)性分析對試驗工況進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的試驗燃燒效率得到有效提升，驗證了摻混燃燒相關(guān)性分析的合理性。
　　開展了補(bǔ)燃室結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化研究，發(fā)現(xiàn)了各結(jié)構(gòu)參數(shù)之間對補(bǔ)燃室性能影響存在交互作用，某參數(shù)不同水平下，其他參數(shù)對燃燒效率的影響趨勢可能相反。進(jìn)而采用含交互作用的正交試驗優(yōu)化方法，對某一構(gòu)型的固沖發(fā)動機(jī)補(bǔ)燃室進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化