关于硕士学位论文《超声速流场中凹腔火焰稳定器的点火和稳焰研(精)

关于硕士学位论文《超声速流场中凹腔火焰稳定器的点火和稳焰研究》的介绍

陈军BC10005001该文章是我的硕士学位论文，写于2006年8月，完成于2006年10月底，最终于2006年12月通过答辩。文章是针对超燃冲压发动机领域中凹腔火焰稳定器的机理研究，全文从试验和数值计算两方面研究了在超声速气流中，凹腔火焰稳定器对于凹腔上游喷注的燃料的点火作用以及凹腔对火焰的稳定作用。下面首先对文章内容进行简要的介绍，然后总结一些文章写作当中的经验教训。

一、论文介绍

本论文研究是在国际国内将凹腔火焰稳定器作为高超声速冲压发动机燃烧室内主要火焰稳定器的大背景下进行的。当时关于这方面的研究很多，但从发表的文献来看，对凹腔在燃料点火和火焰稳定过程中的认识都不是很清晰。由于本教研室的OH基平面激光诱导荧光（OH-PLIF）流场显示技术在此方向的研究中具有得天独厚的优势，同时还可以搭配高速摄像和数值模拟来进一步地研究流场结构，因此得到比众多文献更深层次结果的可能性很大，所以确定了这个论文的研究方向。

论文主要包括六大部分：

第一章,简单介绍了本文的研究背景、意义和相关研究的发展和现状。

第二章,首先介绍了实验所用到的各个系统，然后对实验所涉及的相关实验技术做了较详细的介绍。

第三章,针对带凹腔的超声速流场中燃料横向喷流的混合、燃烧和传热等物理过程的特点建立了相应的数学模型，给出了仿真使用的控制方程、湍流方程和采用的化学反应动力学模型。

第四章,模拟了横向喷流在带凹腔和不带凹腔的超声速流场中的流动和混合情况，并采用丙酮PLIF技术拍摄了射流在流场中的分布图像，最后把数值模拟和实验结果做了对比。在此基础上细致分析了射流和超声速主流的掺混过程以及射流向凹腔内部输运的过程，分析了两种结果的异同和数值模拟的局限。

第五章,采用高速摄影研究了乙炔气的点火过程以及点火结束、稳定的燃烧建立以后流场中的燃烧区域和火焰结构，以此为根据研究了凹腔点火和稳定火焰的机理。为了分析凹腔对不同气体的作用的异同，本章还应用OH基平面激光诱导荧光（OH-PLIF）技术研究了H2稳定燃烧的火焰结构。最后对OH-PLIF实验中所采用工况下的流场进行了数值模拟的结果，分析了数值计算的局限性。

第六章,本章为结论部分，对本文工作进行了总结，并对未来需要开展的工作进行了展

望。

二、论文撰写感悟

本文的撰写过程并不顺利。实际上硕士论文的研究工作从2005年就开始准备，但是在2006年6月的时候遭遇到试验研究部分不能完成的打击，结果临时决定更换论文研究方向，造成论文完成时间一度十分紧张。在论文撰写过程中有以下几点感悟：

1、选题和开题很关键。我在2004年基础课学习的过程中，就在导师和博士生师兄的指导下开始资料收集和选题工作。开题是在2005年11月底左右完成的，预计的论文主要内容是从试验和数值计算两方面来研究超声速气流中流向涡对混合过程的增强作用。但是在06年和加工厂就试验模型的设计方案进行沟通时，才发现如果按照工厂的加工周期，加工完成以后肯定没有足够的时间来开展试验和撰写论文，于是不得不放弃该方向的工作，此时已经是06年6月，距离最终论文答辩已经不足半年的时间。幸好在论文工作进行的过程中，我也在实验室和师兄进行关于凹腔火焰稳定器方面的研究工作，已经积累了一定的试验和数值计算结果，于是我归纳了这个方面的已有结果，并在此基础上提炼了最终版论文的研究方向和切入点，并避开了师兄的研究方向，最终在经过与师兄和导师的商量之后，确定了整个论文的骨架。可以看出，整个论文的写作过程可谓是一波三折，而导致这一切发生的原因就是最初选题和开题时的盲目与没有足够的认识。开题的目的就是要作者明确写作的思路和方向，之后所有的工作都要朝着预定的方向前进。而我在开题时由于经验不足，没有足够地认识到研究工作中各个部分的难度，对论文研究的进度安排不合理；同时，由于对开题工作的重视不够，没有细致地思考该论文工作的详细研究步骤以及如果遇到问题后的对策，我的开题报告写地比较含混而不清晰，导致有些问题连在场的老师也都没有注意到，虽然通过了开题答辩，但是还有较多的细节问题没有得到解决，这都给后来论文研究工作的进行埋下了隐患，并最终带来了相当严重的后果：由于开题时没有预计到试验件设计以及加工花费的时间会如此之长，直接导致论文研究工作还在准备阶段就夭折，真可谓是“出师未捷身先死”。这件事情狠狠地给我敲了一次警钟。

2、及时总结。这一直是我做得相当不好的地方，甚至在工作以后还或多或少地有这方面的毛病。当然自己每次做一个工作之前都必定会以自己已有的认识对其结果有一个预估，当得到结果以后，就会对照结果和预估，从而纠正自己的思路，并酌情改变已有的工作计划。这在一定程度上其实也算总结，但是总是做得不够系统，不够深入。以试验工作为例：我在每一个试验车次以后，读出试验数据曲线，首先检查试验设备关键状态点是否正常，然后看每个数据点的采集曲线分布，最后进行一个初步的数据处理，看数据处理结果和预想的情况是否相同，然后就着急地准备下一车次试验，仅此而已。实际上在数据处理之后还要和以往的结果进行更深入的对比和分析，找出更多的有价值的内容，而不仅仅只看试验数据是否有效；在试验中也应该经常性地做阶段性总结，而且最好按照论文的要求严格地写出来，而不是仅仅和预先估计的结果在大脑中做一个对比，写成论文的过程绝对要比只是大脑中某个念头的灵光一闪来的更有逻辑性，这样才能确保推理的严谨，同时也能发现漏洞。而这些正是

我常常懒得去做的。因此在最后试验结束，再来汇总数据的时候，总会发现有几次的试验数据可能会蕴含着这样一种现象，但是又不能很充分地证明，需要再补几个其它状态点的试验来验证。但此时自己的试验又已经结束，其它试验已经开始，因此没有机会再去补这几次试验，造成最后文章论述的缺憾。

3、对试验结果的提炼和分析。这总算是我整篇论文中我相对比较得意的一点。由于论文的基调是机理研究，既是要挖掘凹腔火焰稳定器在燃料的点火和火焰的稳定过程中到底起到了什么作用，以及是如何起作用的，这是本文的一个重点。而以前的一些关于该方向的研究都没有将这个问题说清楚，或者说在那些文章中没有明确的证据能够证明它的论点已经接触到机理性的问题，本文的工作就是要在这些基础上找到机理，或者说至少要更进一步，并将机理阐述清楚。试验和数值模拟工作得到了丰富的结果。在处理和归纳试验结果并将观测得到的初步结论写进论文初稿的过程中，发现这个结论所必须的条件以及可能会导致的现象，于是然后又返回结果处理过程去寻找证据，然后再写，再思考，再讨论，再证明，论点不断地被证明，文章逐渐地丰满，整个体现出一种螺旋上升的过程。结果是论文总页数从初稿时的60余页，上升到最后成稿时的85页。所以最后的论文不仅仅包括了所有有用的结果的罗列，同时对这些现象的分析也很丰富，而且还在这些分析的基础上挖掘了现象之中隐含的机理。论文完成并交付老师评阅以后，两个评阅老师对其中的分析工作以及得到的凹腔点火和火焰稳定机理都给出了较高的评价。不过在最后论文答辩的过程中，有一位老师还是认为下结论的过程还不够谨慎，当然，这有可能是由于我的学术水平还不够，也有可能答辩时间较短讲解不够透彻等等，这也算是给我的一个教训。

正因为过程曲折而结果圆满，因此完成这篇论文研究对我来说绝对是一件相当有成就感的事情，不仅仅在于顺利完成了硕士研究生论文答辩并得到了答辩委员会的好评，同时还让我对于高超声速冲压发动机燃烧室的工作机理有了一定程度的认识，甚至直到现在都让我不断地从中获益。所以回想起来，其它的一些小感悟也还有很多，不过以上三点给我的记忆最为深刻。现在将之记入文档当中，不仅仅是作为博士生政治理论课的期末考核作业，同时也希望再提醒自己汲取其中的经验教训，从而可以更好地完成工作和将来的博士论文。

后记：在中国科技大学进行博士生代培学习期间上的政治理论课是学生自从接触这门课以来让我记忆最深刻的政治课。在此对徐老师的辛勤劳动表示感谢，并祝徐老师新年快乐、身体健康、工作顺利！