冲压燃烧室关键部件方案设计与性能验证试验研究

论文摘要

为改善某型冲压发动机燃烧室的燃烧性能,本文对燃烧室火焰稳定器系统和供油系统的相关部件进行了方案设计,运用FLUENT软件对带火焰稳定器的燃烧室流场和油雾场进行了数值计算,最后进行了模型试验验证。火焰稳定器系统包括薄膜蒸发型值班稳定器、径向稳定器、V型稳定器以及传焰槽。值班稳定器设计一套油路独立供油,主流采用分区和分压相结合的供油方式,含主副两套油路,并对副油路进行分区设计,适合大范围工作。通过数值研究得到了燃烧室流场特性(包括流阻损失系数、燃烧室各区域的流量分配以及流场速度矢量图),得到了特定状态下的油雾场分布。初步验证了部件设计方案在流动和油雾特征上的可行性。试验研究表明:主要结构参数的设计值均处于最佳设计范围,可以保证燃烧的稳定和完全;常压下燃烧效率超过90%,燃烧效率随压力变化最为明显,压力降低,燃烧效率下降;典型的组合工况下,燃烧室点火油气比在0.008左右,贫油熄火油气比在0.006左右。点火、熄火性能随流动参数变化不大,主要取决于值班稳定器的结构参数。研究成果为冲压燃烧室的研制和定型提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外冲压发动机燃烧技术研究状况
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 冲压燃烧室关键部件的设计
• 2.1 设计参数
• 2.2 火焰稳定器系统的设计
• 2.2.1 总体方案设计
• 2.2.2 值班稳定器设计
• 2.2.3 径向稳定器设计
• 2.2.4 V 型稳定器设计
• 2.2.5 传焰槽设计
• 2.2.6 稳定器材料的选取
• 2.3 供油系统的设计
• 2.3.1 总体方案设计
• 2.3.2 喷嘴的流量系数
• 2.3.3 值班稳定器局部供油设计
• 2.3.4 主流供油设计
• 2.3.5 喷嘴布局尺寸的设计
• 2.3.6 燃油总管的设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 冲压燃烧室流场和油雾场的数值模拟
• 3.1 FLUENT 软件简介
• 3.2 物理和数学模型
• 3.2.1 物理模型和研究参数
• 3.2.2 控制方程
• 3.2.3 网格、边界条件及求解方法
• 3.3 计算结果及分析
• 3.3.1 速度场分析
• 3.3.2 流量分配分析
• 3.3.3 阻力特性分析
• 3.3.4 油雾场分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 冲压燃烧室的试验研究
• 4.1 试验模型及试验系统
• 4.1.1 试验模型
• 4.1.2 试验系统
• 4.2 研究内容和研究参数
• 4.3 数据处理
• 4.4 试验结果及分析
• 4.4.1 燃油喷射方式对燃烧效率的影响
• 4.4.2 掺混长度对燃烧效率的影响
• 4.4.3 喷孔径向位置对燃烧效率的影响
• 4.4.4 V 型稳定器形式对燃烧效率的影响
• 4.4.5 常压下进口流动参数对燃烧效率的影响
• 4.4.6 低压对燃烧效率的影响
• 4.4.7 燃烧室点火性能的研究
• 4.4.8 燃烧室贫油熄火性能的研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的主要研究成果
• 5.2 本文的创新点
• 5.3 未来研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果