超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模態(tài)分類技術(shù)研究.pdf

1、高超音速飛行器是二十一世紀(jì)世界航空航天領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)，是繼隱身技術(shù)之后軍事領(lǐng)域內(nèi)最重要的進(jìn)展。高超音速飛行器的動(dòng)力裝置——超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研究已成為當(dāng)前各軍事強(qiáng)國(guó)研究的熱點(diǎn)。而飛行試驗(yàn)因其費(fèi)用昂貴只能做最后的驗(yàn)證手段.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值計(jì)算方法的進(jìn)步，計(jì)算流體力學(xué)CFD在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒化學(xué)非平衡流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算研究方面得到了廣泛的應(yīng)用，并逐漸成為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和流動(dòng)分析的一種經(jīng)濟(jì)、有效的手段。數(shù)值計(jì)算可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成氣動(dòng)

2、參數(shù)的分析研究，提供流場(chǎng)的詳細(xì)特征，彌補(bǔ)風(fēng)洞試驗(yàn)及測(cè)量的局限性，為不斷改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)型設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　首先，建立了流場(chǎng)數(shù)值模擬仿真的平臺(tái)。詳細(xì)地介紹了燃燒室的數(shù)值模擬方法，采用有限速率化學(xué)動(dòng)力模型、k-ε湍流模型，數(shù)值模擬了超音速燃燒室流場(chǎng)和燃燒性能。利用該方法對(duì)三種典型燃燒室進(jìn)行了數(shù)值模擬，進(jìn)行了數(shù)值精確性分析，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證,通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，證明數(shù)值計(jì)算中所采用的模型和計(jì)算結(jié)果是正確的。對(duì)燃燒室進(jìn)行了數(shù)

3、值模擬，分析了來流馬赫數(shù)變化對(duì)燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響，為后續(xù)開展對(duì)象特性及燃燒模式分類打下基礎(chǔ)。
　　其次，對(duì)不同來流條件，各種噴油方式的飛行條件下的燃燒室進(jìn)行了大量的數(shù)值模擬，用一維方法處理計(jì)算數(shù)據(jù)，通過壁面靜壓數(shù)據(jù)得出流場(chǎng)各種參數(shù)和性能：總壓損失系數(shù)以及燃燒效率。對(duì)于超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)來說，模態(tài)轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。油氣當(dāng)量比由少增多時(shí)，隨著油氣當(dāng)量比的增加，燃燒由超燃沖壓轉(zhuǎn)換到亞燃沖壓模態(tài)。結(jié)構(gòu)中的火焰穩(wěn)燃器實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定火焰的作用。

4、r>　　然后，雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)滿足飛行器由超聲速到高超聲速的寬廣速度范圍要求。通過熱力調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)燃燒室多模態(tài)燃燒以適應(yīng)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在寬?cǎi)R赫數(shù)下飛行，因此判定模態(tài)的類別顯得尤為重要。本文通過對(duì)燃燒室改變不同來流條件以及噴油條件進(jìn)行了二維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，分析了燃燒室內(nèi)流場(chǎng)的參數(shù)特性，并根據(jù)壁面壓力分布分析了燃燒室多種燃燒模態(tài)。利用支持向量機(jī)方法對(duì)燃燒室多種不同模態(tài)進(jìn)行特征選擇及模式分類，得到了不同模態(tài)之間的分類準(zhǔn)則。對(duì)分類準(zhǔn)則的內(nèi)在物理機(jī)制