冲压发动机燃烧室性能参数探讨

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超燃冲压发动机燃烧室工作过程理论和试验研究

超燃冲压发动机燃烧室工作过程理论和试验研究余勇【摘要】：本文综合运用理论分析、试验研究和数值模拟等多种手段,对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧室的性能分析评价方法、方案设计及其优化、点火燃烧性能及其影响因素、内流场结构及其特点进行了系统深入的研究,取得了很多有意义的成果。

提出了超燃冲压发动机燃烧室的性能分析评价方法。

开发了燃烧室两相多组分一元反应流分析程序,为超声速燃烧室方案设计阶段的快速性能评估与设计优化提供了一种有效的手段。

在燃料射流穿透度概念的基础上,提出了燃料射流相对穿透度的概念,并将其成功应用于发动机点火燃烧性能的分析。

进行了338次相同模拟条件、不同发动机点火方式、结构和工作参数下的超燃冲压模型发动机试验,对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧室的点火燃烧性能及其影响因素进行了系统的研究。

结果发现,利用全高度支板前缘产生的斜激波可以实现煤油的自燃着火和稳定燃烧,但支板太厚可能致使燃烧室壅塞。

利用半高度后掠支板和氢气引导火焰相结合的点火方式,也可以实现煤油的可靠点火和稳定燃烧。

由于受射流相对穿透度影响,氢气引导火焰的点火特性和燃烧室尺度有关,表现出明显的尺度效应。

当利用点火器强制点火时,存在一个能够点火的能量阈值。

煤油能够维持稳定燃烧且不出现热壅塞的当量比范围与点火方式和燃烧室构型等因素密切相关。

燃料喷注压降和当量比、燃料喷嘴位置、燃料射流相对穿透度、点火方式、燃烧室结构、凹腔火焰稳定器结构等因素影响发动机燃烧室燃烧性能。

【关键词】：超燃冲压发动机燃烧室性能分析设计参数分析点火特性燃烧性能理论分析试验研究数值模拟【学位授予单位】：国防科学技术大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2004【分类号】：V235【目录】：∙目录4-8∙插图目录8-11∙插表目录11-12∙摘要12-13∙ABSTRACT13-14∙符号说明14-18∙第一章绪论18-40∙1．1 超燃冲压发动机研究发展综述18-30∙1．1．1 研究背景18-19∙1．1．2 超燃冲压发动机研究发展简史19-29∙1．1．3 超燃冲压发动机技术发展展望29-30∙1．2 超燃冲压发动机燃烧室工作过程研究现状30-37∙1．2．1 概述30∙1．2．2 关键技术30-32∙1．2．3 研究进展32-37∙1．3 本文主要研究内容37-40∙第二章超燃冲压发动机燃烧室性能分析评价方法研究40-60 ∙2．1 引言40∙2．2 超燃冲压发动机燃烧室性能评价方法40-43∙2．3 两相多组分一元反应流方法43-58∙2．3．1 连续相模型43-47∙2．3．2 离散相模型47-50∙2．3．3 两相耦合模型50-51∙2．3．4 化学动力学模型与组分方程51∙2．3．5 两相多组分一元反应流分析程序编制51-56∙2．3．6 燃烧室性能分析56-58∙2．4 小结58-60∙第三章超燃冲压发动机燃烧室内型面分析60-72∙3．1 引言60∙3．2 超燃冲压模型发动机内型面设计60-65∙3．2．1 发动机内通道几何参数确定61-63∙3．2．2 凹腔、喷注面板、支板设计63-65∙3．3 超燃冲压发动机燃烧室内型面参数分析65-69∙3．3．1 计算条件66-67∙3．3．2 第一燃烧室67-68∙3．3．3 第二燃烧室68∙3．3．4 燃烧室扩张段68-69∙3．4 超燃冲压发动机燃烧室内型面参数组合优化69-71∙3．5 小结71-72∙第四章超燃冲压发动机燃烧室加热规律研究72-80∙4．1 引言72∙4．2 超燃冲压发动机加热规律的特点72-75∙4．3 燃料喷嘴位置对模型发动机性能的影响75-77∙4．4 燃料当量比对模型发动机性能的影响77∙4．5 燃料加热规律的试验研究77-79∙4．6 小结79-80∙第五章超燃冲压发动机点火特性研究80-104∙5．1 引言80∙5．2 燃烧室区域着火与火焰稳定条件分析80-81∙5．3 超燃冲压发动机直连式试验研究基础81-87∙5．3．1 试验系统82-84∙5．3．2 关键试验技术84-87∙5．4 支板诱导斜激波点火特性研究87-90∙5．4．1 8kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究87-88∙5．4．2 2kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究88-89∙5．4．3 试验结果分析89-90∙5．5 氢气引导火焰点火特性研究90-94∙5．5．1 8kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究91∙5．5．2 2kg/s模型发动机支板诱导斜激波点火特性研究91-94∙5．6 点火器强制点火特性研究94-96∙5．7 超燃冲压发动机点火特性影响因素分析96-102∙5．7．1 当量比对模型发动机点火特性的影响97-100∙5．7．2 燃料射流相对穿透度对模型发动机点火特性的影响100-102 ∙5．8 小结102-104∙第六章超燃冲压发动机燃烧性能研究104-124∙6．1 引言104∙6．2 超燃冲压发动机燃烧效率分析104-111∙6．2．1 超燃冲压发动机效率分析104-106∙6．2．2 超燃冲压模型发动机燃烧效率计算方法106-109∙6．2．3 直连式超燃冲压模型发动机燃烧效率计算实例109-111∙6．3 超燃冲压发动机燃料喷注方案研究111-114∙6．3．1 燃料喷注方案构成因素分析111-112∙6．3．2 喷嘴位置对超燃冲压发动机性能的影响112-113∙6．3．3 喷注压降对超燃冲压发动机性能的影响113-114∙6．4 支板凹腔结构对超燃冲压发动机性能影响分析114-116∙6．4．1 支板凹腔阻力特性研究114-115∙6．4．2 支板凹腔结构对超燃冲压发动机性能的影响115-116∙6．5 燃料射流相对穿透度对超燃冲压发动机性能影响分析116-119 ∙6．5．1 燃料射流穿透度的经验计算公式116-117∙6．5．2 燃料射流相对穿透度对发动机性能影响分析117-119∙6．6 燃料当量比对超燃冲压发动机性能影响分析119∙6．7 点火方式对超燃冲压发动机性能影响分析119-122∙6．8 小结122-124∙第七章超燃冲压发动机燃烧室工作过程数值仿真124-146∙7．1 引言124-125∙7．2 燃烧流动控制方程125-128∙7．2．1 气相控制方程125-127∙7．2．2 液相控制方程127-128∙7．3．物理模型128-132∙7．3．1 湍流模型128-129∙7．3．2 喷雾蒸发模型129-130∙7．3．3 相间耦合模型130∙7．3．4 化学动力学模型与组分方程130-132∙7．4．数值计算方法132-133∙7．4．1 网格生成132∙7．4．2 边界条件132-133∙7．5 计算结果与分析133-144∙7．5．1 模型发动机冷态流场的数值仿真133-136∙7．5．2 模型发动机燃烧流动过程的数值仿真136-144∙7．6 小结144-146∙第八章结束语146-149∙8．1 结论146-147∙8．2 对未来研究工作的展望147-149∙致谢149-151∙参考文献表151-165∙附录A．热力学函数温度系数表165-167∙攻读博士期间所发表论文及撰写报告167下面是赠送的范文，不需要的朋友可以下载后编辑删除2013党风建设心得体会范文按照上级的统一部署，我们认真组织开展了党风廉政建设教育活动。

煤油超燃冲压发动机性能分析

煤油超燃冲压发动机性能分析摘要：本文旨在研究煤油超燃冲压发动机的性能。

通过使用数学建模和实验测试，我们研究了不同参数的煤油超燃冲压发动机的性能，包括压缩比，排气量，气缸径，入口气流速度，燃料喷射器形状，进气门尺寸以及喷射起动延迟。

结果表明，气缸径和压缩比对煤油超燃冲压发动机的性能有最大影响，并且入口气流速度，燃料喷射器形状，进气门尺寸以及喷射起动延迟也会影响它的表现。

关键词：冲压发动机、煤油超燃、性能分析、压缩比、排气量、气缸径、入口气流速度、燃料喷射器形状、进气门尺寸、喷射起动延迟。

正文：煤油超燃冲压发动机是一种非常有效的发动机，可以在更低压缩比下实现更高的排气量。

本文将通过数学建模和实验测试来研究不同参数的煤油超燃冲压发动机的性能。

首先，我们将对压缩比，排气量，气缸径，入口气流速度，燃料喷射器形状，进气门尺寸以及喷射起动延迟进行分析，以确定这些参数如何影响煤油超燃冲压发动机的性能。

然后，我们将使用不同的实验条件和不同的参数，以比较不同参数下冲压发动机的性能差异。

最后，我们将得出结论，讨论煤油超燃冲压发动机的性能优势，以及适当的参数配置对其性能的影响。

煤油超燃冲压发动机因其优越的性能而受到了广泛的应用。

它可以在工业，汽车，航空等行业中使用。

在工业行业，它可以用于发电机组，空调，涡轮增压器，纺织行业等。

汽车行业也大量使用煤油超燃冲压发动机，比如柴油发动机和气体发动机。

航空行业也是煤油超燃发动机的主要用户，它可以用于多种航空器，包括客机和运输机。

此外，它还可以用于陆上交通工具，如摩托车和拖拉机。

煤油超燃冲压发动机具有很多优势，比如低噪音，低温，低消耗，高效率，高功率密度，可靠性高，低成本等。

因此，煤油超燃冲压发动机被广泛应用于各个领域。

但是，其实现的性能也有一定的局限性，因此，市场上有必要不断改善性能，以更好地适应新市场的需求。

此外，随着技术的发展，煤油超燃冲压发动机可以在不同场合得到更加先进的应用。

超燃冲压燃烧室混合及燃烧效率的影响

收稿日期:2003 11 06;修订日期:2004 04 28基金项目:国家863计划(863 2 1 4 5)资助项目文章编号:1000 6893(2004)06 0556 04燃料引射方式对超燃冲压燃烧室混合及燃烧效率的影响王晓栋,宋文艳(西北工业大学动力与能源学院,陕西西安 710072)Effects of Fuel Injection Scheme on the Mixing and C ombustion Efficiency of a Scramjet CombustorWANG Xiao dong,SONG Wen yan(College of Power and Energy ,No rthw ester n Polytechnical U niversit y,Xi an 710072,China)摘要:应用含组分守恒方程的质量平均Navier Stokes 方程和B L 代数湍流模型,数值模拟了后台阶构型燃烧室在采用台阶上游支板引射和壁面垂直引射燃料时的内部流场。

在计算过程中,对方程的对流项采用空间为二阶精度的T V D 格式,扩散项则采用二阶中心差分离散。

通过流场计算,对比研究了引射方式对燃料混合性能的影响。

结果表明,台阶上游的支板在燃烧室的流场中产生了一对相对稳定的大尺度轴向旋涡,该旋涡不利于燃料的混合。

采用壁面垂直引射时,在喷嘴下游的燃料流场中产生了小尺度轴向旋涡,该旋涡是提高燃料混合及燃烧效率的关键。

关键词:冲压发动机;超声速燃烧;数值模拟;支板;后台阶中图分类号:V 231 2 文献标识码:AAbstract:T he internal flow fields of supersonic combustion r amjet (scramjet)combustion chamber with strut or normal w all injectors are simulated numer ically by using the Favre aver ag ed Navier Stokes equations with the Bald w in Lomax alg ebraic turbulence mo del.Dur ing the simulations,the second order H. C.Y ee s T V D scheme is used for the inviscid flux terms and a central difference is used for the diffusion terms.I n computing the flow fields in the combustor,the effects of the fuel injection scheme on the fuel/air mix ing process and the combustion perfo rmance of t he scramjet combustor are studied comparatively.For strut fuel injection upstream of the backw ar d facing step,a pair of larg e scale ax ial vo rtices induced by struts has a strong o pposite effect on the fuel distr ibution in the combustor and prevents the fuel/air mix ing process,while the normal w all fuel injection will bring the small scale ax ial vortices w ithin the fuel fields behind the injectors,which is the key to enhance the mix ing efficiency and combustion efficien cy of the scramjet combustor.Key words:r amjet;supersonic combust ion;numerical simulation;strut;backward facing step如何在有限的时间和空间内实现燃料的高效混合,将燃料的化学能最大限度地转化为热能是超燃冲压发动机研究中的一项关键技术。

水冲压发动机燃烧稳定性数值研究

水冲压发动机燃烧稳定性数值研究
近年来，随着环境和能源问题焦虑，汽车发动机技术正发展得越来越迅速。

水冲压发动机是节能减排环保的技术之一，具有节能、污染少和结构简单等特点。

为更好地研究水冲压发动机的燃烧稳定性，本文将采用数值模拟的方法，分析水冲压发动机的燃烧稳定性和性能特性。

水冲压发动机作为一种新型的小型发动机，其基本原理是利用发动机的进气量和水的压力来平衡加速度，从而改善发动机的性能和燃油经济性，实现减少汽车排放的目标。

因此，相比传统的汽油机，水冲压发动机在燃烧性能方面具有明显的优势。

在本文中，采用数值模拟软件ANSYS FLUENT研究水冲压发动机燃烧室内部的流动特性和燃烧稳定性，并以实际工况为研究基础，考虑到影响发动机性能的参数，研究了发动机燃烧温度和燃烧压力的变化，以及排气阶段的燃料燃烧特性，并且分析了发动机压力波动的原因。

在研究过程中，分别选取不同水冲压发动机的标准工况条件，分析发动机性能。

结果表明，当发动机燃料进气量增大时，发动机的燃料燃烧温度和燃烧压力也呈增加趋势，并且燃烧压力波动幅度也随之增大，因此燃烧不稳定性增加了。

另外，在燃油注入过程中，燃料燃烧和排气阶段的温度表现出逐渐减小的趋势，这也是导致发动机燃烧压力波动的原因之一。

综上所述，本文采用数值模拟方法研究了水冲压发动机的燃烧稳
定性和发动机性能，得出了一些有价值的结论，为进一步改善发动机燃烧稳定性和各种工况条件下发动机的性能提供参考。

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中pmma自点火性能数值研究

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中pmma自点火性能数值研究摘要：本研究试图探索PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）在固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中的自点火性能，以及该材料如何影响整体发动机性能。

通过对PMMA的温度和相对湿度的测量及数值模拟，得出了其自点火温度及燃烧时间、燃烧过程中的温度场分布、燃烧压力随时间的变化情况等结论。

结果表明，PMMA具有稳定的自点火特性，而燃烧密度对自点火特性的影响不大。

关键词： PMMA；自点火；固体燃料；超燃冲压发动机正文：1. 研究背景固体燃料燃气发动机是一种新型发动机，具有结构紧凑、操作灵活、排放少、热收率高等优点，是未来代替燃油发动机的先进技术。

然而，固体燃料发动机必须有一种有效的发动机自点火系统，才能使发动机正常工作。

2. 研究方法为了研究固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中PMMA的自点火特性，首先给出了PMMA样品的物理和化学特性，然后进行了实验模拟，测量PMMA的温度和相对湿度，以及利用数值模拟对PMMA燃烧过程的分析。

3. 研究结果通过实验和模拟，本文得出了PMMA的自点火温度及燃烧时间、燃烧过程中的温度场分布、燃烧压力随时间的变化情况等结论。

结果表明，PMMA具有稳定的自点火特性，而燃烧密度对自点火特性的影响不大。

4. 结论本文研究了PMMA在固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中的自点火特性，并得出了其自点火温度及燃烧时间、燃烧过程中的温度场分布、燃烧压力随时间的变化情况等数据。

结果表明PMMA具有较高的自点火性能。

PMMA是一种新型的固体燃料，具有自点火性能高、热稳定性好、燃烧速度稳定、热震动小、排放低等优点。

因此，PMMA可以作为固体燃料发动机的理想自点火材料，用于超燃冲压发动机、飞机、火箭、汽车等的火箭发动机及汽车发动机的燃烧室中。

另外，由于PMMA的热解温度较低，其解离温度更高，可以很好地保护发动机结构免受热冲击，因此PMMA还可以应用于固体火箭引擎的燃烧室以及火箭发动机燃烧室中以吸收和分解火焰扩散所带来的热量。

超燃冲压发动机燃烧效率评价方法

超燃冲压发动机燃烧效率评价方法摘要：超燃冲压发动机是未来快速飞行器的心脏，是目前世界各国正投入巨大精力研究的科研制高点。

在评估发动机和燃烧室的各项性能时，燃烧效率是评价的重要性能指标之一。

本文针对这一性能指标，将介绍几种评价超燃冲压发动机燃烧效率的方法：氢燃料特征原子团光谱辐射强度测量换算氢燃料燃烧效率的方法，探针取样组份分析方法、一维流动参数评估方法。

在这些燃烧效率计算方法中涉及燃烧学的基本知识。

在介绍这些评价燃烧效率的方法时，本文还将对这种方法做简单评价，并学习它们解决问题的思路。

关键词：超燃冲压发动机、燃烧效率、一维评价方法超燃冲压发动机简单地说就是燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。

，其飞行速度一般都在马赫5以上，以美国X-51高超声速飞行器为例，其飞行速度达到马赫数6。

但从速度来讲，高超声速飞行器在国防和军事领域将有很好的发展前景，可以应用于高超声速导弹和空天飞机，这也是为什么如今有实力的世界大国都在争先发展这种飞行器的主要原因。

图 1高超声速导弹超燃冲压发动机属于冲压发动机范畴。

与一般的冲压发动机不同的是发动机进气前与进气后其气流都维持在5马赫的高超音速以上。

而一般的冲压发动机则需要把气流减速增压。

但气流速度一旦达到了5马赫的高超音速以上时，气流减速增压所带来的高压强高温度会超过发动机材料承受极限。

所以解决最好的办法就是以高超音速吸气后经过燃烧后马上高超音速喷出。

这样发动机内滞留的静压静温就不会威胁发动机正常运作。

当然要在这种速度下正常飞行，也是有很大的难度的，目前而言，困难主要集中在两个方面：一是点火困难，在高超音速中添加燃料并点火无异于在龙卷风中点燃一根火柴；二是飞行器热防护问题，在Ma>5时，飞行器将受到空气急剧地加热效应，这种加热是一般材料承受不了的，因此，高温条件下的主动热防护成为研究的关键之一。

对于超燃冲压发动机的研究，前人已经做了很多工作。

在对超燃冲压发动机及其燃烧室的研究过程中，对其性能的评价是非常重要的工作。

燃烧室设计对发动机性能的影响分析

燃烧室设计对发动机性能的影响分析燃烧室作为内燃机的重要组成部分，其设计的优劣直接影响着发动机的性能。

本文将对燃烧室设计对发动机性能的影响进行分析，探讨不同燃烧室设计参数对发动机性能的影响，以期为燃烧室设计提供一定的参考。

燃烧室设计参数对发动机性能的影响燃烧室设计参数包括燃烧室形状、大小、油气混合方式等。

这些参数的不同组合将直接影响发动机的功率、燃油消耗率、排放等性能指标。

燃烧室形状燃烧室的形状对发动机性能有很大的影响。

常见的燃烧室形状有球形、方形、圆柱形等。

研究表明，球形燃烧室可以提供更好的油气混合，提高燃烧效率，从而提高发动机的功率和燃油经济性。

燃烧室大小燃烧室的大小也是影响发动机性能的重要因素。

燃烧室过大，会导致燃烧延迟，降低发动机的功率和燃油经济性；燃烧室过小，则会导致燃烧不完全，增加排放。

因此，合理选择燃烧室大小对于提高发动机性能至关重要。

油气混合方式油气混合方式影响着燃烧的速率和效率。

常见的油气混合方式有预混合燃烧和边喷射燃烧。

预混合燃烧可以提供更好的燃烧速率，提高发动机的功率和燃油经济性；边喷射燃烧则可以提供更好的排放性能。

因此，选择合适的油气混合方式也是提高发动机性能的关键。

燃烧室设计对发动机性能有着重要的影响。

合理的燃烧室形状、大小和油气混合方式的选择，可以提高发动机的功率和燃油经济性，降低排放。

因此，在进行燃烧室设计时，需要充分考虑这些因素，以实现发动机性能的最优化。

这是整篇的内容，下一部分将继续深入分析燃烧室设计参数对发动机性能的影响。

燃烧室设计对发动机性能的详细影响分析燃烧室形状的影响不同的燃烧室形状对发动机性能的影响是显著的。

球形燃烧室由于其独特的几何形状，能够提供更好的油气混合，从而提高燃烧效率。

球形燃烧室的设计有助于减少燃烧延迟，增加燃烧速率，进而提高发动机的功率输出。

此外，球形燃烧室还能有效降低NOx排放，对于满足严格的排放标准具有重要意义。

另一方面，方形和圆柱形燃烧室在某些应用中可能更为合适。

超燃冲压发动机总体化性能分析_张旭

1
引
言
超燃冲压发动机是高超声速飞行器有效的动力装置，其性能的快速预估是发动机研制阶段的必要工具。现有的发动机性能计算方法主要分为两类，一类是基于简化模型的估算方法，一类是基于 CFD 计算然后积分得到性能参数的方法。第一类方法简便快捷，但精度低且适用范围窄。第二类方法精度高，但 CFD 计算，特别是发动机内外三维流场耦合计，算的计算量大耗时长，难以适应参数化研究的需要。 Jonas A Sadunas［1］通过求解二维欧拉方程得到发动机二维流场，积分得到发动机的气动力和气动力［2 ］ May矩。Hideo Ikawa 分别采用冲量函数和 Prandtler 理论估计燃烧室和喷管的推力，得到这两个部件的
Key words： Scramjet； Performance analysis； Threedimensional Parabolized NavierStokes equations； Onedimensional NavierStokes equation 道设计的基础上，添加后掠平面侧压板，设计方法如下：顶板外压段采用 3 级平面楔，保证在不考虑侧压激波的前提下，设计点外压斜激波交汇于外罩唇口点，采用斜激波关系式计算激波角；内压段侧板宽度不变，外罩采用 2 级楔压缩，设计原则是外罩斜激波交点在进气道外面，与顶压外压段类似，采用斜激波关系式估算内压段进口马赫数和外罩激波角，给定内压段长度和内收缩比 CＲ in 可确定内压段型面；等直隔离段的关键设计变量是长高比 L4 ；侧板起于顶板外 H4
2
2． 1
物理模型和计算方法
发动机模型
Fig． 2
Configuration of rectangular combustor（ mm）

超燃冲压发动机燃烧效率分析计算

清华大学航天航空学院《高等燃烧学》期末大作业超燃冲压发动机燃烧效率分析计算姓名：杨缙学号：2007211097授课教师：钟北京2008-6-7超燃冲压发动机燃烧效率分析计算燃烧效率是评价超燃冲压发动机能量利用效率的一个重要性能指标。

无论是在高超声速飞行器机身——超燃冲压发动机一体化研究中，还是在超然冲压发动机模型地面试验（直连式式试验、自由射流试验）研究中，都要进行燃烧效率的分析计算。

本文从分析超燃冲压发动机总的燃烧效率入手，简化分析了机身——超燃冲压发动机一体化系统的能量利用效率以及超燃冲压发动机模型地面试验（直连式试验、自由射流试验）系统的燃烧效率。

重点分析推导了超燃冲压发动机模型地面直连式试验的燃烧效率公式。

1. 超燃冲压发动机效率分析超燃冲压发动机的热力循环过程可以大致划分为飞行器前体和进气道的压缩过程、燃烧室内加热（燃烧）过程和喷管膨胀过程。

图1显示了超燃冲压发动机的基本结构和工作原理。

图1 超燃冲压发动机工作原理示意图相应地，超燃冲压发动机的总效率是压缩效率、加热效率和膨胀效率的乘积。

即：0c b e ηηηη= （1.1）当把超燃冲压发动机的所有工作过程看做一个整体的热力循环来考虑时，可以从能量的角度出发，直接给出超燃冲压发动机的总效率。

与火箭发动机相同，超燃冲压发动机的功能，是把燃料的化学能最终转变为工质气体的推力功。

超然冲压发动机单位时间内对包括发动机本身的飞行器系统所做的功，称为推力功率，用下式表示：0e e N F V = （2）其中：Ne ——发动机推力功率；Fe ——发动机推力；V 0——飞行器飞行速度。

定义单位时间内供给发动机系统燃料的化学能为发动机系统的化学能量供应率，用下式表示：化学能量供应率：f u e m H =& （3）式中：f m &——燃料质量秒流量，；燃料低热值，。

/kg s w H /J kg 从能量的角度讲，超燃冲压发动机的能量利用总效率是推力功率与推进剂化学能量供应率之比，即：e 00N e f u f FV m H m H η==&&推力功率化学能量供应率u = （4）总效率直接描述了发动机对所携带燃料原始化学能的利用程度，或者说，对于给定的飞行任务，需要装载多少燃料才能够满足飞行任务的要求，对上式进行变换，不难得到发动机需要携带的燃料：0e f u F Lm H η= （5）式中L 为飞行器行程。

超燃冲压发动机燃烧室流动问题的数值验证

１２差分格式．
增强混合稳定火焰；另外还通常在燃烧室内通过安
装某种装置产生流向涡来增强混合，种较简单的一
装置就是在燃烧室内放置后向台阶，过台阶后的通
本文选择了ＡＳ格式来求解对流项，ＵＭＡＳＵＭ系列格式由Ｌｕ提出，的计算精度较高，ｉｏ它计算鲁棒性较好，实现也比较简单，易于推广到湍流流动以及化学反应流的计算中。为了获得高阶精度，本文采用ＭＵＣＳＬ方法，合ｍｎｏ结ｉｍｄ限制器，选择原
第６期
金
亮等：燃冲压发动机燃烧室流动问题的数值验证超
ｌ２９３
相互作用的流场，一些学者使用ＬＳ方法和ＰＦ模ＥＤ型对湍流化学反应流场进行研究，计算结果与层但流有限速率的计算结果相比改进不是非常大，Ｎｒｓｏｒ认为湍流燃烧数值模拟结果的精度对网格ｉ的依赖性要强于对ＰＦ模型的依赖性，Ｄ因此本文并没有考虑湍流与化学反应互相干扰对流场产生的影响。氢气与空气的有限速率化学反应模型主要包括
（国防科技大学航天与材料工程学院，长沙４０７）１０３
摘要：基于三维可压缩ＲＮＡＳ方程，合有限速率化学反应模型，结发展了一套模拟多组元化学反应与湍流流动的计算程序。通过对超燃冲压发动机燃烧室内的几种典型流动问题，如横向喷流问题、向台阶流动问题和氢／气后空化学反应问题进行数值模拟，验证计算程序的可靠性，数值模拟结果与实验结果进行了对比，果吻合较好。将结关键词：超燃冲压发动机；狭缝喷流；后向台阶；化学反应；数值验证

超燃冲压发动机燃烧室亚／超燃模态数值研究

ｆｅｉｇｌｗｓｈｅｕｔｓｏｔａｎｅｅｓｍｅｉｌｔｃｎｉｏｈｅｆｅｅｄｎｗａｅｇｅｔｎｕｎｅｏｅｏｅａｉｎｍｏｅｎａ．Ｔｅｒｓｓｈｗｔｕｄｒｔａｎｅｏｄｔｎ．ｔｕｌｆｅｉｇｌｓｈｖｒａｆｅｃｎｔｐｒｔ－ｄｌｈｈｉａｉｌｈｏ
王靛，蔡元虎，宋文艳，肖隐利
７０７）１０２（西北工业大学动力与能源学院，西安
摘要：采用Ｍａｏｍａｋ格式、 — ｃＣｒｃＢＬ湍流模型及氢／空气两步化学反应模型，算了双模态冲压发动机燃烧室在不同来计
流条件和供油规律下的二维燃烧流场。计算结果表明，在相同来流条件下，油规律对燃烧室的工作模态有着重大影响；供
在不同来流条件下，可通过调节供油规律，使燃烧室分别实现亚燃模态和超燃模态。关键词：超燃冲压发动机；数值模拟；双模态中图分类号：２５２Ｖ３．１文献标识码：Ａ文章编号：０６２９（０７０－０６０１０－７３２０）１２－０４
维普资讯
固体火箭技术第３０卷第１期
ＪｕａｆｏｉｏｋｔＴｃｎｌｇｄｍｌｏｌＲｃｅｅｈｏｏｙＳｄＶ０．０Ｎｏ１２０１３．０７
超燃冲压发动机燃烧室亚／燃超模态数值研究①
ａｒｏｂｓｏｏｅｗｒｕｅａｕｔｔｅ２ｏｅｌｂｍａｒｍｅｃａｂｒｎｅｉｅｅｔｎｔｏｄｔｎｄｒｅｉｃｍｕｔｎｍｌｅｅｓｄｔｃｃａｅ｝Ｄｆｗｆｌｉｔｅｉｏｌａｊｔｈｍｅｄｒｆｒｎｉｅｎｉｏｓｌｉｄｏｌｌｌｌｉｄｎ｝ｄｕｄｌｃｉｎａｕ

冲压发动机突扩燃烧室燃烧效率的计算方法

冲压发动机突扩燃烧室燃烧效率的计算方法摘要：本文旨在研究冲压发动机突然扩张燃烧室的燃烧效率计算方法。

首先，结合主、副动力发动机工作原理及燃烧室几何形状特点，介绍了燃烧室运行中的流动特性，以及子母卷烟在燃烧室中的气体动力学传输特性。

然后，分析了燃烧室进口处气流速度对燃烧效率的影响，并结合子母卷烟相互作用力分析。

最后，通过数值模拟方法验证了该燃烧效率计算方法的有效性。

关键词：突然扩张燃烧室，燃烧效率，流动特性，气体动力学传输特性，数值模拟。

正文：1. 绪论在冲压发动机的发动机技术发展中，燃烧室几何形状的设计是影响子母卷烟和混合气流动力学传输特性的重要因素。

因此，确定燃烧室燃烧效率对发动机性能具有重要意义。

基于此，本文将详细阐述如何计算冲压发动机突然扩张燃烧室的燃烧效率，以及用于燃烧室运行中的流动特性以及子母卷烟之间的气体动力学传输特性的相关理论。

2. 流动特性分析主动力和被动力发动机燃烧室的内部流动细节是影响燃烧室燃烧效率的重要因素。

子母卷烟相互作用力产生的动量传输耦合了燃烧室内外的流动冲突，使得燃烧室内流动特性发生变化。

此外，通过建立数学模型可以反映燃烧室内部流动特性，从而实现燃烧效率的有效计算。

3. 子母卷烟传输特性分析燃烧室内气体动力学是综合考虑燃烧室内子母卷烟相互作用力和燃烧室几何形状的两个方面，它们对燃烧效率有着重要影响。

因此，动力学传输方面的分析可以有助于提高燃烧室的燃烧效率。

4. 数值模拟本文借鉴了热对流、气流力学以及部分相变理论，采用CFD 数值模拟研究了突然扩张燃烧室内流动特性以及子母卷烟传输特性。

CFD模拟结果和实验结果一致，表明子母卷烟传输特性对燃烧效率有较大影响，而燃烧室进口处气流速度也会影响燃烧效率。

5. 结论本文研究了冲压发动机突然扩张燃烧室的燃烧效率计算方法，考虑了燃烧室内部流动特性和子母卷烟传输特性。

通过CFD数值模拟，验证了此计算方法的有效性。

由于冲压发动机突然扩张燃烧室的燃烧效率计算方法提供了关于燃烧室几何形状设计、流动特性分析和气体动力学传输特性分析的理论，因此可以用于多种场合。

冲压发动机燃烧室性能参数探讨

冲压发动机燃烧室性能参数探讨摘要: 本文将探讨冲压发动机燃烧室性能参数。

通过对相关文献的研究，本文分析了不同冲压发动机燃烧室参数，包括压缩比、燃烧室的形状和尺寸以及气缸头设计等特征。

本文还阐述了几种试验方法来测量冲压发动机燃烧室性能参数，如正时间、混合物分布、排气流量和排气温度等。

最后，给出了冲压发动机燃烧室性能参数的提升建议。

关键词：冲压发动机；燃烧室性能参数；试验方法；提升建议通过优化冲压发动机燃烧室性能参数，有助于改善发动机总体性能。

首先，大多数发动机需要在高性能下工作来取得较高的效率。

然而，这种高性能必然伴随着更高的温度和压力，这都会导致燃烧室内部受到极大的压力。

因此，在提高发动机性能的同时，也需要优化燃烧室的性能参数以减少机件的损伤。

其次，正确识别各个燃烧室参数，如压缩比、燃烧室的形状和尺寸以及气缸头设计等，将有助于更好地了解发动机的运行情况。

只有通过准确识别燃烧室参数，才能确定发动机的效率和减少不必要的损耗。

此外，对冲压发动机燃烧室的参数的测量也是评估发动机性能的重要手段。

可以根据正时间、混合物分布、排气流量和排气温度等参数来衡量发动机的效率和稳定性。

最后，结合优化燃烧室参数和测量燃烧室性能参数，将有助于提高发动机总体性能。

为了有效改善燃烧室性能参数，需要对燃烧室进行合理设计，并根据实际情况不断调整参数。

此外，还需要根据不同发动机型号使用测量和计算技术来评估发动机性能，从而确保发动机安全可靠地运行。

此外，为了改善冲压发动机燃烧室性能参数，有必要探讨各种改进技术。

为此，可以使用新型燃油喷射器来改善燃油的均匀性，并优化燃烧室的尺寸和形状，使燃烧效率最大化。

此外，增加排气量可以减少压缩比，并降低排放浓度；而通过精细化设计气缸头，可以改善空气、汽油和燃烧产物之间的相互作用，进一步提高燃烧效率，降低排放浓度。

此外，冲压发动机的摩擦是发动机工作效率的一个重要组成部分，因此也必须考虑摩擦的影响。

发动机的摩擦需要通过优化系统的设计来降低，例如，可以使用低摩擦活塞、活塞环和活塞杆等零件来降低摩擦。

水冲压发动机燃烧稳定性数值研究

水冲压发动机燃烧稳定性数值研究本文旨在研究水冲压发动机燃烧稳定性的数值。

水冲压发动机是一种特殊的内燃机，其特点是使用的气体中的部分水蒸气供给氧气，从而加强发动机的燃烧稳定性。

与其他内燃机一样，水冲压发动机也必须保证其燃烧稳定性，因此必须对其动力特性进行全面分析，以确保发动机的安全和可靠性。

为了更好地评估水冲压发动机的性能，需要对其燃烧稳定性进行有效的数值研究。

首先，研究者需要建立一个数模型，计算不同的水冲压发动机理论参数，以及计算这些参数对燃烧稳定性的影响。

其次，研究者需要利用参数分析的方法，对水冲压发动机的参数进行研究，以说明不同参数对燃烧稳定性的影响。

最后，研究者需要利用测试来验证数值研究的结果，确定水冲压发动机在不同工况下的燃烧稳定性。

上述是水冲压发动机燃烧稳定性数值研究的理论分析部分。

在实际应用中，研究者还可以利用先进的仿真软件，对水冲压发动机的发动机特性进行模拟研究。

例如，有些计算机软件可以帮助研究者分析燃烧过程中不同参数对燃烧稳定性的影响，结果可以与实际测试结果进行对比，以确定发动机的正确结构。

此外，研究者还可以根据仿真结果，对设计工艺和装置参数进行改进，从而提高水冲压发动机的绩效。

综上所述，水冲压发动机燃烧稳定性数值研究具有重要的实际意义。

研究者需要建立数模型，构建仿真软件，利用参数分析和实验测试，以分析不同参数对燃烧稳定性的影响。

通过以上方法，研究者可以了解水冲压发动机的正确结构，提高其燃烧稳定性，从而有助于提高发动机性能并保证发动机的安全和可靠性。

本文阐述了水冲压发动机燃烧稳定性数值研究的研究方法和具体实施步骤，其目的是为了提高水冲压发动机的可靠性和安全性。

通过有效利用参数分析，仿真和实验测试，研究者可以更加准确地掌握不同参数对燃烧稳定性的影响。

当研究者了解了燃烧稳定性的影响因素，就可以进行有效的设计，以提高水冲压发动机的燃烧稳定性，同时保证发动机的性能和安全性。

Ma4～7双模态冲压发动机燃烧室热力工作过程与性能潜力研究

Ma4～7双模态冲压发动机燃烧室热力工作过程与性能潜力研究如何进一步提升性能、改善推力是目前双模态冲压发动机研究中的重点,获得冲压发动机的性能潜力及其实现条件则是解决该问题的前提。

本论文从经典一维复杂加热管流的气动热力学理论分析出发,以双模态机制最新认识为基础,详细分析了双模态冲压发动机燃烧室热力工作过程所有可能的热力循环路径,通过损失分析收缩了最优工作过程的热力循环路径范围,以其中确定为最优的典型路径特点为原型,建立了以特征马赫数为表征的、代表一族可产生最优性能热力过程的等效热力工作过程模型,完善了描述这种热力工作过程所需的物理模型,经燃烧试验验证,形成了一套双模态冲压发动机等效热力工作过程与性能潜力关系的分析方法。

该方法全面考虑气体组分变化、比热比变化、燃烧产物离解、壁面摩擦力和热损失的影响,可以快速地评估发动机燃烧室入口参数、面积/释热匹配与性能潜力之间的关系。

采用上述方法,在飞行马赫数4~7范围内,研究了双模态冲压发动机燃烧室热力工作过程与性能之间的关系,以及一些影响因素(包括入口条件、当量比、飞行轨道高度以及尾喷管膨胀程度)对这些关系的影响程度,从中发现了性能潜力的实现条件,总结了双模态冲压发动机性能潜力受燃烧室入口条件与热力工作过程影响的灵敏度关系,该关系可用于指导双模态冲压发动机流道一体化和性能优化设计。

通过这些研究,形成了对双模态冲压发动机工作过程设计与控制的系统认识,指出了为获得最优热力工作过程需要在燃烧组织技术方面努力的方向。

采用上述方法,在飞行马赫数4~7范围内,通过研究典型地面模拟设备污染组分条件对双模态冲压发动机性能与热力工作过程关系的影响程度,从获得最优性能的角度(不涉及熄火边界),推荐在地面试验中采用适当设备,获得最优热力工作过程,按照这个工作过程针对纯空气条件重新设计燃烧室扩张比的方法,并结合污染组分对燃烧组织结果的影响,修正设计燃烧室关键结构参数。

本论文的研究证明,所建立的燃烧室特征马赫数为表征的燃烧室热力工作过程等效分析方法,在认识燃烧室热力工作过程规律、辅助设计燃烧室关键技术参数方面具有很好的应用前景,值得进一步应用和推广。