《新型活塞驅動器及其在煤油超燃實驗研究中的套用》是依託清華大學，由徐勝利擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型活塞驅動器及其在煤油超燃實驗研究中的套用
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：徐勝利
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目內容為：（1）研製新型活塞驅動器，並用於直連式煤油超燃實驗裝置，為研究M=3純淨空氣煤油超燃霧化、點火和燃燒問題提供實驗條件。（2）研製特徵時間相差大、多目標時間同步控制系統，實現活塞運動、壓力、溫度和光學等測量系統協調動作。（3）研究煤油在純空氣超聲速來流中的噴射和霧化、點火和燃燒現象，並和含污染物來流實驗結果進行對比分析。主要創新和特色是：（1）專門設計活塞止退和恆壓保持機構，延長活塞驅動器的實驗時間，既滿足了煤油超燃實驗研究的需要，也拓展了無控制自由活塞的套用範圍。（2）以研究純空氣煤油超燃為特色，所得數據可為定量評估含污染物實驗數據的套用範圍提供依據。研究意義是：實現對活塞驅動器的主動控制，將實驗時間提高到50ms以上，為研究不同總溫純空氣中的煤油超燃提供了條件，新型活塞驅動器還可作為超臨界燃燒和長時間（幾百ms以上）運行自由射流風洞的加熱器。
結題摘要
背景：M=8~12超燃直連式和自由射流實驗所需總溫總壓高、實驗時間長，需研製新型活塞驅動器並利用該驅動器建造M=8~12風洞。 主要內容：（1）研製雙重活塞驅動器和雙活塞對向壓縮風洞，完成了安裝調試並獲得M=8超燃直連式實驗狀態，實驗時間50ms，具備開展H2和煤油燃料超燃直連式實驗研究基本條件。（2）利用簡化理論分析和商業軟體fluent，分別研究了雙活塞對向壓縮風洞運行過程流場演化和主要影響因素，掌握了雙活塞壓縮風洞原理和狀態參數最佳化方法，為後續調試和實驗研究奠定基礎。（3）開展煤油在圓柱形燃燒室超聲速氣流橫向噴射混合三維數值模擬，研發了煤油兩相超燃全流場數值模擬軟體（SCRAM3D），採用Eulerian-Lagrangian方法，考慮了射流噴嘴模型、液滴二次破碎和氣液兩相相互作用，氣相湍流採用SST k-ω模型。 重要結果：（1）建造了雙活塞對向壓縮的新型超燃實驗風洞，掌握了擠壓式恆壓活塞系統的工作原理和參數最佳化。（2）獲得了M=8超燃直連式實驗狀態約50ms實驗時間。（3）研製了兩相超燃分區並行計算軟體，認識了煤油在圓柱形燃燒室橫向噴射的液滴二次破碎特徵和液滴群分布，比較了單向和雙向耦合計算結果的差別。 關鍵數據：針對M=8超燃直連式實驗總壓為2~6MPa、最大溫度2600K，該風洞獲得了50ms實驗時間。大粒徑煤油液滴群主要分布在射流柱附近，從射流柱到壁面，粒徑逐漸減小。雙向耦合計算可得到液滴群射流激波，二次破碎幾乎瞬時完成。 科學意義：掌握雙活塞對向壓縮驅動器、擠壓式輕活塞壓力補償系統的運行原理和關鍵技術。掌握了超聲速氣流中液體噴射和粒徑分布基本特徵，為煤油超燃組織和調控奠定了基礎。
