高离心加速度条件下液雾燃烧基础研究

admin · 发表于 2025-5-21 11:40:48

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雅宝题库解析：
冲压转子发动机是冲压发动机和燃气涡轮发动机的有机结合，其结构简单，本身既是压气机也是燃烧室同时又是涡轮，大大简化了现有燃气涡轮发动机的结构。冲压转子发动机燃烧室中的燃烧会受到高离心加速度的影响，本文针对液态燃料在高离心加速度条件下的运动、蒸发以及燃烧特性等科学题目，结合理论分析+数值计算+数值模拟+实验研究的技术路线，对这一科学题目进行了基础研究。针对转子发动机燃烧室中燃烧受到高离心加速度的特点，推导了高离心加速度条件下的控制方程，由旋转产生的离心加速度衍生的浮升力使得高温火焰向与离心加速度相反的方向漂移，这与高g条件下的燃烧具有相似性，离心加速度下的旋转格拉晓夫数Grw代替了自然对流格拉晓夫数Gr，这是本文的创新点之一。通过高离心加速度下燃油颗粒运动方程的数值计算得到了燃油颗粒相对于旋转燃烧室的运动轨迹随着转速的提高、燃油颗粒初始速度的增大以及进气速度的减小都会有所变小。计算了燃油Jet-A的蒸发常数，颗粒带蒸发的运动轨迹与同样条件下没有蒸发时相比要变长。燃油颗粒在高离心加速度和高g条件下的的燃烧具有相似性，在高g条件下，颗粒受到浮升力的影响，底部和两侧的焰峰更加的靠近燃油颗粒的表面，边界层内流动速度加快，在10000g的条件下，边界层内的流动速度可以达到常规重力的100倍，对周围空气的卷吸作用更强，燃油颗粒燃烧速度加快。这是本文的另一个创新点。为了得到转子燃烧室上火焰稳定燃烧组织方案，制定了两步走策略：第一步气流旋转高离心加速度条件下火焰稳定燃烧组织方案研究；第二步转子燃烧室旋转高离心加速度条件下火焰稳定燃烧组织方案研究。通过数值模拟，在绝对速度的相等的条件下，当转速比较小时，进气气流旋转所产生的压力梯度与燃烧室自身旋转产生的压力梯度处于一个量级，当转速增大，前者要大于后者。通过比较不同预燃级的稳火特性以及气流旋转高离心加速度条件下燃油颗粒的运动轨迹，确定了高低位稳火装置：高位后台阶结合V-gutter+低位直射式，在3000g的离心加速度系数下成功联焰。这是本文的又一创新点。本文得到的高离心加速度下燃油颗粒特性以及气流旋转高离心加速度条件下的火焰稳定燃烧组织方案对第二步燃烧室旋转高离心加速度下稳定燃烧方案起到了很好的指导作用，为将来冲压转子发动机燃烧室的长远发展和应用奠定了基础。

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