高溫、低阻、高效加力燃燒室火焰穩(wěn)定器機理研究.pdf

1、開縫鈍體能否成功地用于加力燃燒室穩(wěn)定器，兩個重要指標(biāo)分別是阻力特性和火焰穩(wěn)定性，即要求總壓損失盡可能小的同時，維持在高溫高速條件下的火焰穩(wěn)定。開縫鈍體的火焰穩(wěn)定性能和阻力特性與尾跡中具有大渦尺度的擬序結(jié)構(gòu)密切相關(guān),目前對這方面的認(rèn)識還較欠缺。因此，本文的重點是采取數(shù)值模擬和實驗研究來解析鈍體尾跡的擬序結(jié)構(gòu)和旋渦脫落動力學(xué)機制，并對其火焰穩(wěn)定機理進行了分析。這些研究旨在提供優(yōu)化開縫鈍體的基礎(chǔ)理論或基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為高速情況下的實驗研究打下基礎(chǔ)。

2、 在雷諾數(shù)Re為470000條件下利用RNG k–ε模型對開縫三角形鈍體和不同V形鈍體火焰穩(wěn)定器的尾跡進行數(shù)值模擬。模擬結(jié)果與已有的實驗結(jié)果吻合。將大渦模擬與RNG k–ε模型計算結(jié)果比較，也證實RNG k–ε模型適合于模擬通道內(nèi)的開縫鈍體尾流。從模擬結(jié)果得出，開縫V形鈍體在縫寬率為36﹪時，其火焰穩(wěn)定能力和阻力特性綜合性能達到最佳。分析了尾跡的擬序結(jié)構(gòu)并將其描述為：偏向一側(cè)的中縫流將近尾分成主回流區(qū)和次回流區(qū)，主回流區(qū)的旋渦脫

3、落激發(fā)擾動引起近尾的絕對不穩(wěn)定。首次提出單渦突然置于兩剪切層間的旋渦脫落動力學(xué)機理。 采用常規(guī)單點測量方法在開式風(fēng)洞中對不同開縫V形鈍體進行冷態(tài)實驗，測量總壓損失系數(shù)和反流區(qū)大小，實驗結(jié)果驗證了數(shù)值模擬結(jié)果。利用激光粒子測速在閉式風(fēng)洞中對不同縫寬率的開縫鈍體和相同縫寬率情況下不同形式的開縫鈍體近尾結(jié)構(gòu)進行了測量。研究不同的開縫鈍體近尾湍流剪切流的統(tǒng)計特性和結(jié)構(gòu)形態(tài)，及其動力學(xué)機制，如渦量的聚集、輸運和演化等。首次提出旋渦脫落特征

4、尺度來定量分析非穩(wěn)態(tài)尾流，是一次意義重大的鈍體繞流理論和實驗分析方法上的創(chuàng)新。同時結(jié)合全程平均分析法，對大量的實驗數(shù)據(jù)進行整理來定量比較不同鈍體的尾跡結(jié)構(gòu)，對開縫鈍體的火焰穩(wěn)定特性和阻力特性進行預(yù)測。 結(jié)合開縫鈍體冷態(tài)流場分析，采用非定常方法對其火焰穩(wěn)定機理進行了分析。研究首次發(fā)現(xiàn)，中縫流的存在使近尾中的湍能分布集中度下降，卻增大了旋渦脫落特征尺度，延長中縫流和上下剪切層中混氣在近尾的停留時間，在中縫流中形成有利于火焰穩(wěn)定的條件