《節流、邊界層吸除流動控制對超聲速燃燒的影響》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由楊順華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：節流、邊界層吸除流動控制對超聲速燃燒的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊順華
- 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在飛行馬赫數較低情況下，來流總溫總壓低，燃燒室點火比較困難；主流速度低，隔離段很容易受到燃燒背壓的影響，嚴重的情況下會導致進氣道不啟動。這兩個問題已經成為研究寬範圍超聲速燃燒的瓶頸問題。邊界層吸除方法可以有效提高隔離段抗反壓能力，而空氣節流可以提高燃燒室點火性能。本文將在飛行馬赫數4.5條件下，針對全流道超燃衝壓發動機模型，開展邊界層吸除和空氣節流兩種流動控制作用下的超聲速燃燒機理研究。
結題摘要
採用數值模擬和地面試驗相結合的方法，系統研究了空氣節流和邊界層吸除兩種流動控制作用下的超聲速燃燒機理。主要研究內容包括：（1）空氣節流參數對燃燒室流場、燃料混合及燃燒性能影響研究；（2）邊界層吸除參數對邊界層吸除效果影響研究；（3）邊界層吸除對隔離段抗反壓能力和燃燒性能影響研究；（4）邊界層吸除和節流相互影響規律研究。取得的主要研究結果包括：（1）實驗驗證了在雙模態衝壓發動機無幾何喉道的擴張流道內，採用空氣節流後，燃燒室流場通過產生激波串結構來促進點火和火焰穩定。在激波串作用下，燃燒室氣流的速度降低，靜溫和靜壓升高。激波串與邊界層相互作用後產生的旋渦向主流道內擴散，增強了燃料摻混效果。（2）在實驗中發現了節流作用下形成的激波串存在穩定和振盪兩種流動結構。當激波串頭部恰好位於凹槽下部區域時，激波串是振盪的；當激波串頭部位於隔離段內或者位於凹槽後部區域時，激波串是穩定的。（3）通過三個燃燒室研究，系統深入研究了節流位置、節流流量、節流時間、來流參數、燃燒室構型對燃燒室點火及火焰穩定的影響規律，研究結果表明：空氣節流通過輔助在流道內形成熱力學喉道來拓展煤油點火和穩定燃燒的包線範圍，當節流撤除後，燃燒釋熱能否維持熱力學喉道的存在是能否實現火焰穩定的主要機制。（4）研究了邊界層抽吸對隔離段抗反壓能力的影響。抽吸使得激波串頭部激波由斜激波逐漸轉變為正激波，有效抑制反壓前傳，在低頻背壓擾動情況下，抽吸能夠達到的抗反壓最大背壓值為正激波波後壓力，在高頻情況下，最大甚至可以超過正激波波後壓力。在振盪反壓和抽吸作用下，激波串整體振盪頻率與反壓擾動頻率一致，但抽吸處的激波串形態轉換存在遲滯現象，且激波串在斜激波和正激波之間的轉換速度與背壓擾動振盪頻率相關。項目研究結果揭示了節流和邊界層抽吸對超聲速燃燒的影響規律，能夠用於指導寬速域超燃衝壓發動機燃燒室設計。
