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冲压发动机燃烧室火焰稳定器试验研究和数值模拟

作　者: 许军民
导　师: 朱敏波；葛李虎
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 亚燃冲压发动机火焰稳定器模拟试验数值仿真
分类号: V235.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 55次
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内容摘要

在亚燃冲压发动机燃烧室中,火焰稳定器是关键部件。通过对比分析,选择了蒸发式V形槽火焰稳定器,进行结构参数设计计算。根据动力学相似原理,结合实际试验台试验能力,确定了试验方案和试验参数。截取实际结构稳定器局部做为试验件,采用等温、等马赫数、降压模拟试验方案,确定了试验控制参数。理论分析和数值仿真计算证明,试验工况与实际工况运动相似和动力学相似,近似程度满足工程研制要求。通过稳定器模拟试验,确定了稳定器冷流阻系数和热阻系数,仿真计算证明,拟合的经验公式是合理的。燃烧试验确定了该稳定器的稳定边界,贫油边界α≈40,远大于发动机要求；富油边界a≈2,此为截面平均余气系数,稳定器附近应小于1。稳定器蒸发管不供油时,试验确定的稳定边界2.5≤α≤5。为扩展富油边界,存在最佳稳定器供油量,即巡航需保证蒸发管内油气比约0.4,攻击点需保证此值约0.6。试验发现,燃烧室余气系数、室压、喷油装置对效率影响较大。最大燃烧效率的余气系数区域在2-4之间。研究表明,该结构的稳定器能够满足冲压发动机燃烧室的要求,试验和分析可为发动机研制工作提供重要参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-11
  1.1 引言  8-9
  1.2 课题来源、目的和意义  9
  1.3 国内外研究现状  9-10
  1.4 本论文主要研究内容  10-11
第二章稳定器选型  11-18
  2.1 火焰稳定器稳焰机理  11
  2.2 火焰稳定器形式及适用范围  11-17
  2.3 稳定器选型  17
  2.4 小结  17-18
第三章稳定器结构设计  18-23
  3.1 设计依据  18-19
    3.1.1 来流参数  18
    3.1.2 燃油参数  18-19
    3.1.3 稳定器总压恢复系数  19
    3.1.4 燃烧室燃烧效率  19
  3.2 稳定器结构参数确定  19-22
    3.2.1 槽宽的选取  20-21
    3.2.2 V形槽夹角  21
    3.2.3 V形槽长度和高度  21
    3.2.4 蒸发管及其上的引气管尺寸  21
    3.2.5 蒸发管出口小孔尺寸  21-22
    3.2.6 V形槽进气口孔径  22
    3.2.7 稳定器燃油路设计  22
  3.3 稳定器材料选取  22
  3.4 小结  22-23
第四章试验方案  23-34
  4.1 模拟试验原理  23-25
  4.2 模拟试验参数  25-27
  4.3 试验系统  27-28
  4.4 试验件  28-30
  4.5 测量系统及主要测量参数  30
  4.6 试验项目  30-33
    4.6.1 稳定器阻力系数和总压恢复系数测量  30-32
    4.6.2 确定稳定器单独供油工作范围  32
    4.6.3 确定弹道各点稳定器稳定边界  32
    4.6.4 点火试验  32
    4.6.5 初步确定稳定器燃烧效率  32
    4.6.6 其它试验项目  32-33
  4.7 小结  33-34
第五章试验结果分析  34-54
  5.1 稳定器流阻损失和总压恢复系数  34-39
    5.1.1 冷阻损失分析  35-38
    5.1.2 热阻损失分析  38-39
  5.2 稳定器单独供油工作范围分析  39-40
  5.3 稳定器稳定边分析  40-47
    5.3.1 来流参数的影响  41
    5.3.2 稳定器槽宽的影响  41-43
    5.3.3 稳定器供油的影响  43-45
    5.3.4 喷油装置及其与稳定器相对位置的影响  45-46
    5.3.5 来流氧气含量的影响  46-47
  5.4 稳定器点火特性分析  47
  5.5 稳定器燃烧效率分析  47-52
  5.6 小结  52-54
第六章仿真计算  54-64
  6.1 气相基本控制方程  54-57
    6.1.1 质量守恒方程  54
    6.1.2 动量守恒方程  54-55
    6.1.3 能量守恒方程  55
    6.1.4 湍流模型  55-57
  6.2 几何模型和网格模型  57-58
  6.3 求解器和边界条件设置  58-59
  6.4 计算结果分析  59-63
  6.5 小结  63-64
第七章结束语  64-66
  7.1 本文主要结论  64-65
  7.2 需进一步研究的内容  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-69

冲压发动机燃烧室火焰稳定器试验研究和数值模拟

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