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突扩型超音速燃烧室结构设计研究

作　者: 曹玉吉
导　师: 宋文艳
学　校: 西北工业大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 超燃冲压发动机燃烧室数值模拟背风台阶性能
分类号: V235
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

超燃冲压发动机以其高速、高比冲和工作范围宽广的特点,正逐渐成为当今航空航天动力领域的研究焦点。近十年来国内外在超燃冲压发动机设计、数值模拟及试验研究方面发展迅速。超燃冲压发动机设计技术中的难点之一是超音速燃烧室结构设计。以往国内外的研究工作者对不同结构的燃烧室进行了大量研究,其中突扩型结构是主流的设计思想之一。本文调研了国内外在超燃冲压发动机燃烧室设计上的研究成果,对典型的燃烧室结构进行了分析和总结;对多种突扩型超燃燃烧室流场和性能进行了数值模拟和分析比较,研究了面积扩张、背风台阶、凹槽、燃料喷射等方面的因素对超音速燃烧室流场和性能的影响。为燃烧室结构设计与设计参数选择提供了参考。针对两种结构的超音速燃烧室,将数值模拟结果与现有实验数据进行了分析比较,以研究面积扩张和背风台阶的影响。研究表明:本文采用的数值模拟方法可以较好地模拟超音速燃烧室流场和性能;在总扩张角一定的条件下,双面扩张结构的燃烧室性能较单面扩张的占优势;在台阶高度一定的条件下,单台阶结构的燃烧室具有更好的燃烧性能。

全文目录

第一章前言  6-20
  1.1 超燃冲压发动机工作原理  6-7
  1.2 超音速燃烧冲压发动机燃烧室  7-9
  1.3 超音速燃烧冲压发动机国内外研究状况  9-18
  1.4 本文的主要工作  18-20
第二章数值计算方法  20-30
  2.1 前言  20
  2.2 控制方程  20-23
  2.3 数值求解方法  23-24
  2.4 化学反应模型  24-25
  2.5 湍流模型  25-27
  2.6 网格生成  27-28
  2.7 初始条件和边界条件  28
  2.8 收敛准则  28-29
  2.9 燃烧效率和总压恢复系数计算  29-30
第三章数值方法比较与算例验证  30-36
  3.1 几种湍流模型的比较  30-31
  3.2 算法验证与分析  31-36
第四章突扩型超音速燃烧室流场和性能数值模拟  36-49
  4.1 燃烧室构型和计算状态  36-38
  4.2 冷流流场数值计算结果与分析  38-41
  4.3 燃烧流场数值计算结果与分析  41-49
第五章带凹槽的突扩型超音速燃烧室数值模拟研究  49-61
  5.1 燃烧室构型和计算状态  49-50
  5.2 数值模拟结果与分析  50-61
第六章带凹槽的渐突型超音速燃烧室数值模拟研究  61-77
  6.1 燃烧室构型和计算状态  61-62
  6.2 数值计算结果和结果分析  62-73
  6.3 试验数据与计算结果对比分析  73-77
第七章总结与展望  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-83
攻读硕士学位期间发表论文情况说明  83-84
西北工业大学学位论文知识产权声明书  84
西北工业大学学位论文原创性声明  84

突扩型超音速燃烧室结构设计研究

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