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超声速燃烧室燃料喷流混合过程实验研究

作　者: 韩旭
导　师: 周进
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: NPLI 喷流凹腔 PIV第VI页
分类号: V231.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 50次
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内容摘要

本文以基于纳米粒子的平面激光流动成像系统(NPLI)为主要研究手段,辅以纹影技术等常规观察手段,对以凹腔为火焰稳定器的超声速燃烧室的燃料喷流结构,流场的速度分布进行了研究。主要研究了凹腔上游横向燃料喷注的空间结构及其演化特征、有无喷流两种情况下燃烧室速度场的分布、凹腔后壁燃料喷注的结构等方面内容。实验发现凹腔上游喷流按涡结构的发展可分为三阶段。其中第二阶段对于混合效果有至关重要的作用。在这一阶段大尺度结构形成并不断发展,使得燃料与主流发生掺混。在喷流的演化过程中,开始形成的大涡结构形态变化快而移动速度较慢,而充分发展的大涡形态变化慢但移动速度比较快。对含有凹腔的燃烧室速度场进行了测量,包括有喷流和无喷流两种情况。喷流的存在使得喷流前附面层分离,产生了两个高涡量层,上层为喷流与主流的剪切所形成,下层为凹腔剪切层。壁面附面层对于凹腔剪切层的形成与发展有重大影响。凹腔后壁逆向喷注方式有广阔的火焰稳定范围。在对其喷流结构的研究中,发现其喷流发展可分为三个阶段。与其他喷注方式不同的是,在这种喷注方式下燃料会同时向凹腔内部和主流输运。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 燃料喷注混合技术的研究现状  12-14
  1.3 凹腔火焰稳定器的研究现状  14-15
  1.4 本文的研究内容  15-16
第二章超燃冲压发动机直联式实验系统  16-21
  2.1 空气加热器  16-17
  2.2 超声速燃烧室  17-18
  2.3 气体供应系统  18-19
  2.4 测控系统  19-20
  2.5 本章小结  20-21
第三章基于纳米粒子的平面激光流动成像系统及PIV技术  21-37
  3.1 NPLI技术概述  21
  3.2 NPLI系统的组成及工作原理  21-23
  3.3 纳米粒子动力学与光散射性能分析  23-30
    3.3.1 示踪物的选择  23
    3.3.2 纳米粒子的动力学性能  23-27
    3.3.3 纳米粒子的光散射性能  27-30
  3.4 PIV技术  30-35
    3.4.1 基本原理  30-31
    3.4.2 互相关理论  31-32
    3.4.3 亚像素拟合  32-33
    3.4.4 错误向量修正  33
    3.4.5 图像偏置  33-34
    3.4.6 迭代算法  34-35
    3.4.7 变形窗口算法  35
  3.5 本章小结  35-37
第四章凹腔上游横向燃料喷流时空结构研究  37-50
  4.1 粒子加注方法  37-38
  4.2 燃料喷流的空间结构  38-45
    4.2.1 喷流空间结构概述  38-41
    4.2.2 燃料喷注参数对喷流结构的影响  41-43
    4.2.3 凹腔结构对喷流空间结构的影响  43-45
  4.3 燃料喷流的时间演化特性  45-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章燃烧室速度场的实验研究  50-65
  5.1 粒子加注方法  50
  5.2 超声速燃烧室速度分布  50-54
    5.2.1 无燃料喷流的速度场分布  50-52
    5.2.2 凹腔上游横向燃料注的速度场  52-54
  5.3 喷注位置对速度场分布的影响  54-56
  5.4 凹腔长深比对速度场分布的影响  56-64
    5.4.1 凹腔长深比对无喷流速度场的影响  57-60
    5.4.2 凹腔长深比对上游横向喷流速度场的影响  60-64
  5.5 本章小结  64-65
第六章凹腔后壁逆向喷注燃料的流场结构研究  65-72
  6.1 凹腔腔后壁燃料喷注的基本流场结构  65-66
  6.2 燃料喷流的空间分布  66-70
    6.2.1 燃料喷流的空间结构  66-68
    6.2.2 喷注参数对燃料喷流的空间结构的影响  68-69
    6.2.3 凹腔结构对燃料喷流的空间结构的影响  69-70
  6.3 本章小结  70-72
第七章总结与展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
攻读硕士学位期间所发表的论文  79

超声速燃烧室燃料喷流混合过程实验研究

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