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超燃冲压发动机建模与仿真研究

董贤蒙  
【摘要】:本文主要对超燃冲压发动机的建模与仿真进行了研究,其主要目的是为了建立适用于超燃冲压发动机控制理论与方法研究的发动机模型,借以克服现有的Fluent等CFD商用软件计算量大、耗费时间长的缺陷。 对进气道内外压缩段进行了分析,设计了马赫5.5、巡航高度23.9km的进气道,利用仿真结果验证了进气道模型的可行性;建立发动机的燃烧室模型,以HyShot飞行试验的燃烧室为仿真对象,利用国内外文献公布的试验结果与本文中燃烧室模型的仿真计算结果进行对比验证,验证了本文所建立燃烧室模型的可行性和有效性。 采用准稳态理论对进气道流场进行了分析;利用进气道唇口与第二楔面处压力比值ω1、喉部与唇口压力比值ω2,提出了进气道启动状态的判断准则:ω12.5,ω21.5时进气道处于启动状态。运用本文建立的燃烧室模型对改变燃料—空气的混合当量比、燃烧室入口马赫数与燃料喷注位置时燃烧室流场性能参数的变化进行了仿真分析与研究,得到了如下结论:1)在不引起燃烧室热壅塞的条件下,增加混合当量比虽然提高了燃烧室的出口压力,但是降低了燃料的利用率;2)增加燃烧室入口马赫数延长了燃料与空气完全混合燃烧的距离,不利于提高燃烧室的出口压力;3)单点燃料喷注时,燃料喷注位置应尽量靠近燃烧室入口,两点燃料喷注可以提高燃烧室的性能。


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