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冲压发动机补燃室工作过程数值仿真研究

赵春宇  
【摘要】:本文建立了增程火箭冲压发动机补燃室的湍流燃烧模型,对补燃室二维流场的掺混燃烧过程进行了研究。利用FLUENT流体计算软件数值模拟了出口反压、空燃比和燃气喷射角度等设计参数对燃烧效率的影响。计算结果表明:当燃料为纯气相时,补燃室内的流场极为复杂,包括三个旋涡,这些旋涡对掺混燃烧过程有重要影响;补燃室内压强分布均匀,温度变化剧烈;增大出口反压及空燃比,补燃室头部的温度增大,燃料完全燃尽所需的补燃室长度减小,燃烧效率提高;在小范围内增大燃气喷射角度,燃气的径向速度增大,轴向速度减小,燃料在补燃室内的停留时间增大,但对整体的燃烧效率影响不大;当空域变化时,随着飞行高度的增大,补燃室头部的温度减小,燃气完全燃尽所需的补燃室长度增大,燃烧效率降低。当燃料为气固两相时,速度矢量、压强、温度以及各组分质量分数的变化趋势与纯气相时基本一致;增大固体颗粒直径,燃烧效率降低;增大补燃室长度,固体颗粒在补燃室内的平均停留时间明显增大,在一定范围内燃烧效率提高。


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