冲压发动机燃烧不稳定现象及其机理
推进动力系统燃烧不稳定性产生的机理、预测及控制方法
推进动力系统燃烧不稳定性产生的机理、预测及控制方法李磊;孙晓峰
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2010()6
【摘要】在不稳定热释放和声波相互耦合作用下而产生的燃烧不稳定现象,表现为振荡燃烧的形式,常发生于火箭发动机、航空发动机加力燃烧室以及地面燃气轮机等装置当中,会对结构引起很严重的破坏。
本文总结了当前关于燃烧不稳定问题的机理以及控制方法的研究进展。
目前来看,关于燃烧不稳定的机理研究方面,包含实验研究以及数值方法研究。
实验方面,有rijketube热声不稳定实验,还有模拟真实燃烧室环境的燃烧实验。
数值方面的工作,包括线化的热声不稳定模型,以及对火焰进行描述的解析模型和大涡模拟等方面的工作。
同时,人们尝试了各种抑制不稳定的方法。
控制方法包含两大类,即:主动控制方法以及被动控制方法。
主动控制方法在理论研究方面取得了重大成果,然而,由于其实现上需要复杂响应系统、执行机构,因此,距离实际工程应用还很遥远。
而被动控制方法,例如,亥姆赫兹共振腔,以及穿孔板等装置,在工程上得到了很好的应用。
【总页数】11页(P710-720)
【作者】李磊;孙晓峰
【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V434.13
【相关文献】
1.大推力液氧煤油补燃发动机高频燃烧不稳定性的控制方法
2.固体推进剂燃烧机理诊断方法的研究进展
3.岩爆产生机理及其预测方法
4.科学家研究出控制甲烷燃烧产生不同产品的方法
5.基于热声解耦方法的燃烧不稳定性预测
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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在过去的几十年中，由于水冲压发动机（HED）具有良好的发动机经济性、低排放量和高可靠性，它在航空、航天和汽车行业广泛应用。
然而，水冲压发动机的燃烧稳定性一直是影响HED性能的一个重要因素。
由于HED的燃烧稳定性和其他性能的显著影响，对HED燃烧稳定性进行深入研究是十分重要的。
水冲压发动机燃烧过程是一个复杂的物理热力学过程，受到燃料特性、室内流动和喷油器性能等外部因素的影响。
因此，实验室研究HED燃烧稳定性仍然是一个挑战。
为此，在本文中，我们提出一种数值方法来研究HED燃烧稳定性。
首先，基于现有的经验关系，我们将HED室内流场和喷油器的三维结构仿真出来，然后通过NAG提供的数值求解器来求解室内流场方程，可以获得HED室内流场的实际分布状态。
接着，我们将获得的室内流场数据作为输入，通过基于拉格朗日（RANS）方程组建立物理模型，利用OpenFOAM平台求解HED燃烧过程。
最后，我们检验和验证了同时考虑室内流场和喷油器性能的数值模型，并使用实验结果进行了校正。
接下来，为了更深入地研究HED的燃烧稳定性，我们建立了基于该数值模型的量子力学热力学（QMTH）模型，以检验HED燃烧稳定性的可预测性。
这种模型是基于该数值模型的基本原理，考虑了周围介质的影响，利用量子力学模拟定义了燃烧过程中最重要的反应时间和燃烧过程中重要的反应机制。
我们还进行了一系列研究，以验证我们建立的QMTH模型的准确性。
两种模型的结果表明，考虑了燃料的室内流动和喷油器的性能之后，QMTH模型比原始模型更加准确。
最后，我们运用统计学方法对研究结果进行了检验，得出了HED燃烧稳定性可预测的有效性，证明了数值方法可以有效地研究HED燃烧稳定性。
总之，本研究以《水冲压发动机燃烧稳定性数值研究》为标题，提出了一种以NAG数值求解器求解室内流场方程，基于OpenFOAM模拟HED燃烧过程，基于量子力学热力学模型研究HED燃烧稳定性的数值方法。
燃烧不稳定机理及其影响因素的全可压缩数值模拟研究
燃烧不稳定机理及其影响因素的全可压缩数值模拟研究燃烧不稳定是指燃烧过程中产生的火焰或燃烧波动现象。
燃烧不稳定机理的研究对于理解燃烧过程的动态特性和优化燃烧系统具有重要意义。
可压缩数值模拟是研究燃烧不稳定机理的重要工具之一。
燃烧不稳定机理包括以下几个方面的研究内容：1. 火焰振荡：火焰振荡是燃烧不稳定的一种常见形式，其产生原因可以是燃料和氧气浓度的变化、燃料喷射速度的变化、燃烧室壁面反应等。
数值模拟可以通过求解燃烧方程和流动方程来模拟火焰振荡的发展过程，从而揭示其机理。
2. 燃烧脉动：燃烧脉动是燃烧不稳定的另一种形式，其主要表现为燃烧波动的时间和空间分布不均匀。
燃烧脉动的产生机理可以包括燃烧不均匀性、燃料喷射不稳定、回流等。
可压缩数值模拟可以模拟燃烧脉动的发展过程，研究其机理和影响因素。
燃烧不稳定机理的影响因素包括但不限于以下几个方面：1. 燃料性质：不同燃料的化学成分、燃烧速率和燃烧温度等性质都会影响燃烧不稳定性。
例如，燃料中的氧含量和可燃物质浓度对燃烧过程的稳定性有重要影响。
2. 燃烧系统参数：燃气燃烧室的几何形状、燃料喷射速度、燃烧室压力等参数都会对燃烧不稳定性产生影响。
几何形状的改变可能会导致流场分布的变化，从而影响燃烧不稳定性。
3. 边界条件：边界条件包括入口边界条件和出口边界条件。
入口边界条件指的是流动速度、温度和物质浓度等参数的变化，出口边界条件指的是流动速度和压力等参数的变化。
这些边界条件会直接影响燃烧过程的稳定性。
总之，全可压缩数值模拟是研究燃烧不稳定机理及其影响因素的重要手段，可以通过求解流动方程和燃烧方程来模拟燃烧不稳定的发展过程，从而揭示其机理和分析其影响因素。
冲压发动机原理及技术(7-9)
具有高密度、高体积热值的液体高密度烃类燃料，与普通的喷气燃料相比，能有效提高 燃料单位体积的热值，在燃料箱容积一定时，能有效地增加导弹所携燃料的能量，降低发动 机的油耗比，从而满足导弹高速和远射程的要求；或在导弹航速和射程不变的情况下，减小 发动机燃料箱容积，使导弹小型化，从而提高导弹的机动性和突防能力。 从 20 世纪 50 年年代起，高密度燃料就一直是喷气燃料发展的重点，它的发展经历了从 宽泛的石油蒸馏筛选品到特定的高密度化合物， 从单纯烃类到混合了金属的凝胶燃料， 从天 然物质到人工合成物的复杂过程。1金刚烷 的发现和人工合成高密度燃料的发展。 金刚烷是迄今发现最好的天然存在的高密度喷气燃料 原料，但储量十分有限。人为设计、合成的高密度燃料有诸多优点，是今后发展的方向。
7.1.6. 高密度吸热型碳氢燃料
随着冲压发动机动力导弹的飞行速度越来越快， 特别是高超声速飞行器成为当今及未来 航空航天领域发展的热点， 传统的隔热防热方式已经不能满足要求， 而利用燃料进入燃烧室 燃烧之前先流经发热部件表面带走热量的工艺是最佳方案， 即燃料本身就是最经济、 最高效 的可燃冷却剂。 从单位质量的冷却能力和燃烧热值角度考虑，液氢无疑是最理想的冷却剂和推进剂。由 于液氢的定压比热和汽化潜热比碳氢燃料大， 因此液氢的总吸热能力较碳氢燃料大得多。 当 6 -1 液氢从液态温度（20K）吸热升温至 1000K 时，其热沉可达 14.082×10 J·kg 。液氢除了 具有高冷却能力外，还具有高的热值。液氢单位质量的燃烧热值为 123.187×106J·kg-1，在 飞行马赫数 Ma>8 的飞行器上， 液氢被公认是目前首选的同时满足冷却和燃烧要求的低温燃 料。但液氢燃料的使用也存在一些无法回避的问题。 （1）液氢是一种深冷的低温液体，它的液化温度很低（20K） ，要使氢液化并保持于液 化状态需要消耗能量。从理论上讲，使 H2 液化需要消耗的能量为 11.8×106J·kg-1 左右， 而实际上所需消耗的能量远高于上述理论值，因此液氢燃料的制备成本很高。 ，单位 （2）液氢燃料单位质量的燃烧热值很大，但由于其密度很小（ ρ = 0.071g.cm −3 ）
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，随着汽车行业的快速发展，发动机燃烧稳定性问题越发重要。
能提升发动机燃烧稳定性，对于科学家们来说迫切需要寻求切实可行的解决办法。
水冲压发动机以其具有低温点燃、超低烟度、节能节油的优势，受到了越来越多的关注，在燃烧稳定性方面也受到了重视。
首先，本文通过CFD（计算流体动力学）模型，结合CU （Chemkin-Uns-ASTM）和KIVA（Kinetic Iterator for Vehicle Applications）计算烧机燃烧稳定性及烟度等参数。
其次，利用FLUENT 软件，建立水冲压发动机燃烧过程动态模拟系统，实现水冲压发动机燃气中各种物质的实时监测。
同时，利用火焰动力学的理论，通过物理实验和数值模拟，量化分析水冲压发动机燃烧稳定性及烟度，实现对水冲压发动机工作状态的全面研究。
以上模型建立完成后，我们首先利用CFD软件进行数值模型分析，以多层次的三维网格结构搭建数值模型，以满足水冲压发动机的结构特性，以及实现水冲压发动机燃烧稳定性的研究。
将实验数据输入到CFD模型中，对水冲压发动机燃烧室内部空间及气体温度场进行分析，以获得更为全面的结构、流动和热环境状况。
然后，利用KIVA烧机模拟软件进行燃气流动和燃烧参数的模拟，以获取燃烧稳定性和烟度参数，为水冲压发动机燃烧稳定性研究奠定基础。
本文还通过实验内测，以评估水冲压发动机燃烧的稳定性，试验环境采用国际标准的测量技术，以气象站仪器、定位激光探测仪、烧机燃烧探测仪、气体分析仪等进行全面的测量。
在实验中，首先模拟水冲压发动机的各种工作状态，然后分别测量燃烧稳定性和烟度参数，以了解水冲压发动机燃烧过程中光、热、声、动态及化学参数的变化趋势，实现对水冲压发动机燃烧稳定性及烟度的有效评估。
本文从CFD模型、KIVA烧机模拟以及实验测量等多方面对水冲压发动机燃烧稳定性及烟度进行研究，并有效结合计算和实验，以获取水冲压发动机燃烧稳定性更为全面的认识。
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。
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水冲压发动机是一种特殊的内燃机，采用一种叫做水冲压方法的动力，利用压缩空气或空气（水）混合物来改变燃烧状态，能够更加高效地发挥动力，使得燃烧效率比常见的内燃机更高。
由于较高的燃烧效率，水冲压发动机可以在更小的空间内实现更大的动力输出，所以广泛应用于汽车、航天器、军事装备以及船舶等领域。
由于水冲压发动机的燃烧更加复杂，因此其燃烧稳定性分析也比其他内燃机复杂许多。
研究人员使用复杂的数学模型，结合不同参数（如压力、气体流量、温度等），来分析水冲压发动机燃烧稳定性，并对其进行改进。
下面，我们将介绍水冲压发动机燃烧稳定性数值研究的最新进展。
首先，研究人员通过计算流体力学模型，确定水冲压发动机的运行条件，分析燃烧过程中发生的流体动力学和化学反应的特性。
同时，研究人员还考虑了喷油、涡轮和燃烧室等技术。
这些参数的合理选择有助于确定燃烧稳定性。
其次，研究人员利用模拟技术来研究水冲压发动机的燃烧稳定性。
模拟软件可以将水冲压发动机表示为一个复杂的系统，结合流体动力学、化学、物理等科学知识，明确和研究多种特性参数对燃烧稳定性的影响规律，为水冲压发动机的优化提供了重要的基础数据。
此外，研究人员还着重研究水冲压发动机的燃烧稳定性试验，以更加深入地了解水冲压发动机的每一个部分，更好地控制其发动机燃烧稳定性。
研究人员可以采用不同的测试方法，如烟度测试、加速测试等，对不同参数进行试验，获取不同参数下水冲压发动机运行的动态特性，为水冲压发动机改进提供重要参考。
最后，研究人员综合流体力学建模、模拟试验以及烟度测试等方法，对水冲压发动机的燃烧稳定性进行了深入研究。
通过分析水冲压发动机不同参数的对燃烧稳定性的影响，将其实际应用于不同的技术和场景，针对不同的燃烧稳定性问题，进行有效的治理，从而实现水冲压发动机更高效率地发挥其动力和能耗特性。
综上所述，水冲压发动机燃烧稳定性数值研究是一项具有重要意义的研究，为水冲压发动机更有效地发挥动力提供了重要参考。
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随着水冲压发动机技术的发展，燃烧稳定性已经成为研究的热点。
燃烧稳定性是水冲压发动机系统的关键因素，影响水冲压发动机的性能和可靠性。
本文从数值角度探讨了水冲压发动机燃烧稳定性的研究现状，结合研究结果，总结出在水冲压发动机燃烧过程中，气体组成、几何参数、控制方式、点火器位置以及进气口流量等因素对发动机燃烧稳定性均有重要影响。
水冲压发动机的燃烧过程是一个涉及多个参量的复杂的热力学过程。
在燃烧过程中，水冲压发动机的燃料、空气、涡轮增压以及各种几何参数、控制方式和发动机能量恢复率等这些参量的变化，将影响发动机的燃烧特性，进而影响发动机的性能和可靠性。
首先，发动机的气体组成会影响发动机燃烧稳定性，氧气比重越大，燃烧稳定性越好。
其次，发动机燃烧稳定性受涡轮增压系统，叶片几何参数，增压控制方式，点火器位置，气室体积，进气口流量，燃烧室体积等参数的影响。
涡轮增压系统是影响发动机性能最重要的参数。
当增压比较小时，燃烧过程的效率会比较低，但可提供更高的燃烧稳定性；而当增压比较大时，燃烧过程的效率会比较高，但燃烧稳定性会受到影响。
叶片的几何参数对流动的影响也很大，有利于控制气流的混合，影响燃烧稳定性。
增压控制方式、点火器位置和进气口流量也与发动机燃烧稳定性有关，它们会影响进气环境和点火条件，因此会影响发动机燃烧稳定性。
此外，燃料的种类对发动机燃烧稳定性的影响也非常重要，可以进行不同的燃烧增效技术，如气改性、混合燃烧、碳氢发动机等，满足各种燃烧条件。
综上所述，水冲压发动机燃烧稳定性是一个复杂的问题，受气体组成、几何参数、控制方式、点火器位置以及进气口流量等多种因素影响，数值研究对于深入了解发动机燃烧稳定性具有重要的指导意义。
发动机设计人员要根据发动机的特性和要求，综合考虑各因素的影响，给出具有实际意义的结果，在不同的使用情况下进行可行的发动机调整。
总之，数值研究对于提高发动机燃烧稳定性，提高发动机性能和可靠性，促进水冲压发动机的发展具有重要意义。
冲压发动机工作原理
冲压发动机工作原理
冲压发动机是一种利用重力和气压的原理进行工作的发动机，其工作原理如下：
首先，在冲压发动机中，燃油和空气混合物通过一个燃烧室进入发动机内部。
燃烧室通常由柱状的气缸和一个活塞组成。
当活塞向下移动时，燃油和空气混合物进入气缸内。
然后，活塞上方的气门关闭，从而使燃油和空气混合物被压缩。
当活塞向上移动时，混合物被进一步压缩，同时燃烧室内的压力也随之增加。
接下来，发动机点火系统引发一个火花，点燃燃油和空气混合物。
这引起了一个爆炸，产生了高压气体。
高压气体推动活塞向下移动，同时驱动曲轴转动。
最后，曲轴转动将活塞的线性运动转化为旋转运动，并通过连杆将动力传递给发动机的其他部件。
这样，冲压发动机就能够产生动力，并驱动机械装置的运行。
需要注意的是，冲压发动机工作的关键在于内部气体的压力差异。
通过周期性的压缩和释放气体，冲压发动机能够产生连续的动力输出。
同时，冲压发动机还具有高效率、高功率和低噪音的特点，因此在许多应用领域得到广泛使用。
发动机怠速不稳的常见原因及处理方法
发动机怠速不稳的常见原因及处理方法发动机是车辆的核心组成部分，怠速稳定是保证车辆正常运行的基本条件之一。
然而，有时我们可能会遇到发动机怠速不稳的问题，这不仅会影响驾驶体验，还可能导致其他故障的发生。
本文将介绍一些导致发动机怠速不稳的常见原因，并提供相应的处理方法。
一、空燃比不正确空燃比指的是进入汽缸的空气和燃油的比例，如果比例不正确，就会导致怠速不稳。
常见的空燃比不正确的原因包括空燃比传感器故障、空燃比调节器损坏等。
处理方法是通过诊断仪器检测空燃比传感器是否正常工作，并对调节器进行维修或更换。
二、进气系统问题进气系统的问题也是导致发动机怠速不稳的常见原因之一。
例如空气流量计故障、进气管道堵塞等都可能影响空气的进入，进而影响怠速稳定。
处理方法包括清洁或更换空气流量计，清理进气管道，确保空气畅通。
三、点火系统故障点火系统的故障也是造成发动机怠速不稳的重要原因。
例如点火线圈老化、火花塞积碳、点火时间不准确等都可能导致发动机燃烧不充分，从而影响怠速的稳定性。
处理方法包括更换点火线圈，清洁或更换火花塞，调整点火时间等。
四、燃油系统故障燃油系统的故障也是造成发动机怠速不稳的原因之一。
例如喷油嘴堵塞、燃油泵故障、燃油压力调节器失效等都可能导致燃油供应不足或不稳定，进而影响发动机的怠速。
处理方法包括清洁或更换喷油嘴，修理或更换燃油泵，修复或更换燃油压力调节器等。
五、气门和活塞环的磨损气门和活塞环的磨损也可能导致发动机怠速不稳。
随着使用时间的增加，气门和活塞环会磨损，导致密封性能下降，从而影响发动机的工作稳定性。
处理方法包括对气门进行研磨或更换，对活塞环进行研磨或更换，以确保其正常工作。
六、进气歧管漏气进气歧管的漏气也是导致发动机怠速不稳的常见原因之一。
当进气歧管出现漏气时，会导致进入汽缸的空气量不稳定，进而影响怠速的稳定性。
处理方法包括检查进气歧管是否存在漏气现象，对漏气处进行修复或更换。
综上所述，发动机怠速不稳的原因可能由空燃比不正确、进气系统问题、点火系统故障、燃油系统故障、气门和活塞环的磨损以及进气歧管漏气等引起。
冲压发动机原理
冲压发动机原理冲压发动机是一种常见的内燃机，它利用气缸内的活塞来产生动力。
它的工作原理是利用气缸内的燃烧气体推动活塞运动，从而驱动发动机的工作。
冲压发动机通常用于汽车、摩托车、飞机等交通工具中，是现代交通工具中最常见的动力来源之一。
冲压发动机的工作原理可以简单地概括为四个步骤，进气、压缩、燃烧和排气。
首先是进气阶段，活塞向下运动，气缸内的进气门打开，进气门会吸入空气和燃料混合物。
然后是压缩阶段，活塞向上运动，气缸内的进气门关闭，压缩空气和燃料混合物。
接着是燃烧阶段，火花塞点燃燃料混合物，产生爆炸，推动活塞向下运动。
最后是排气阶段，活塞再次向上运动，气缸内的排气门打开，废气排出气缸。
冲压发动机的工作原理中，最重要的部分是燃烧阶段。
在这一阶段，燃料混合物被点燃，产生高温高压的燃烧气体，这些气体推动活塞运动，驱动发动机的工作。
燃烧的效率和稳定性对发动机的性能有着重要的影响，因此燃烧室的设计和火花塞的性能都是冲压发动机设计中需要重点考虑的部分。
除了燃烧阶段，进气和排气也是冲压发动机工作原理中不可或缺的部分。
进气阶段需要保证足够的空气和燃料混合物进入气缸，以保证燃烧的效率。
排气阶段则需要及时有效地排出燃烧后的废气，以保证下一个工作循环的顺利进行。
总的来说，冲压发动机的工作原理是一个复杂而精密的系统工程，需要各个部件的精准配合和高效运转。
只有在各个环节都得到充分考虑和优化的情况下，冲压发动机才能发挥出最佳的性能，为交通工具提供持续而稳定的动力输出。
在实际应用中，冲压发动机的工作原理也得到了不断的优化和改进。
从最初的单缸发动机到现在的多缸、涡轮增压、直喷等技术的应用，冲压发动机的性能和效率都得到了显著的提升。
随着技术的不断进步，相信冲压发动机在未来会有更广阔的发展空间，为人类的出行提供更加可靠和高效的动力支持。
综上所述，冲压发动机的工作原理是一个复杂而精密的系统工程，它的性能和效率受到多个因素的影响。
通过不断的优化和改进，冲压发动机在交通工具中的应用前景将会更加广阔，为人类的出行提供更加可靠和高效的动力支持。
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最近，水冲压发动机正成为越来越多的新技术的研究焦点，因为它有很多优点，比如可以提高燃油效率，减少污染，降低维护成本等。
但是，在水冲压发动机燃烧过程中可能出现燃烧不稳定的问题，因此，该研究的目的是研究如何有效地改善水冲压发动机的燃烧稳定性。
为了更好地研究水冲压发动机燃烧稳定性，首先对水冲压发动机进行了系统研究，分析其燃烧机理以及燃烧特性，并确定了水冲压发动机燃烧稳定性研究的基本框架。
其次，采用数值模拟技术，在实验室大气压力和室温条件下，对水冲压发动机进行了各种条件下的燃烧稳定性数值模拟研究。
在此基础上，通过大量的实验和校验，研究了叶片和容积比参数对水冲压发动机燃烧稳定性的影响以及燃烧室内各参数对最佳燃烧稳定性的影响，以及燃料混合气体在影响燃烧稳定性的参数范围内的稳定性变化规律。
最后，通过实验结果对水冲压发动机的燃烧稳定性的影响因素进行了比较研究，得出了改善水冲压发动机燃烧稳定性的有效方法。
在水冲压发动机的燃烧稳定性数值研究中，我们首先通过数值模拟的方法来分析水冲压发动机的特点，探究其燃烧机理，并确定了水冲压发动机燃烧稳定性研究的基本框架。
然后，通过实验和校验来对比分析水冲压发动机的系统参数和各种条件下燃烧稳定性的实验结果，为后续研究提供了重要的可靠技术保障和理论依据。
最后，根据改善水冲压发动机燃烧稳定性的实际可行性，提出了改善水冲压发动机燃烧稳定性的有效方法，为水冲压发动机的可靠性和安全性提供了有力的技术支持。
本研究利用数值模拟技术，详细分析了水冲压发动机的各种系统参数和燃烧特性，并以此为依据，研究了水冲压发动机的燃烧稳定性问题，为改善水冲压发动机的可靠性和安全性提供了有力技术支持。
对于未来水冲压发动机研究的发展，本研究的结果必将为设计和应用具有重要意义。
总之，本研究为水冲压发动机的燃烧稳定性研究奠定了坚实的基础，分析了水冲压发动机的燃烧机理，研究了各种参数和环境条件对其燃烧稳定性的影响，最终提出了改善水冲压发动机燃烧稳定性的有效方法，为发动机的可靠性和安全性提供了有力的技术支撑，它将有助于进一步推动水冲压发动机的应用研究和发展。
发动机运行不平稳的故障原因
发动机运行不平稳的故障原因一、引言发动机作为车辆的核心部件之一，其运行状态的平稳与否直接影响着车辆的驾驶感受和安全性。
然而，有时我们会遇到发动机运行不平稳的情况，这可能是由于故障引起的。
本文将对发动机运行不平稳的故障原因进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、点火系统故障2.1 火花塞损坏•火花塞电极磨损严重，导致点火能力下降，引起发动机失火。
•火花塞积碳过多，影响电极放电效果，造成燃烧不充分。
2.2 点火线圈故障•点火线圈绝缘破损，导致电流泄漏，点火能力下降。
•点火线圈内部元件老化，导致点火能力减弱或失效。
三、供油系统故障3.1 燃油供应不足•油泵工作不正常，导致供油不足。
•燃油过滤器堵塞，影响燃油流动。
3.2 燃油混合比失衡•气体中的氧气含量不足或饱和，导致燃烧不完全。
•进气管中的气流速度异常，造成燃油雾化不均匀。
四、空气供给系统故障4.1 空气滤清器堵塞•空气滤清器内部堆积灰尘、杂质，导致空气流动不畅，影响燃烧效果。
•空气滤清器老化失效，无法有效过滤空气中的杂质。
4.2 进气管漏气•进气管密封不良，造成空气泄漏，燃烧不充分。
•进气管进气歧管破裂，导致进气不均匀，引起发动机失火。
五、排气系统故障5.1 排气阻塞•排气管中存在积碳，堵塞排气通道，影响燃烧后废气的排出。
•消声器内部材料松散，造成排气管道堵塞。
5.2 排气系统漏气•排气管连接密封不良，废气泄漏，影响发动机运行平稳。
•排气管道老化，漏气现象频繁发生。
六、结论发动机运行不平稳可能是由于点火系统故障、供油系统故障、空气供给系统故障以及排气系统故障等原因造成的。
为了解决这些故障，我们需要对发动机进行细致的检查和维修，确保点火、供油、空气供给以及排气系统的正常运行。
只有保持发动机运行的平稳性，才能提升车辆的整体性能和驾驶的舒适度。
航空发动机加力燃烧室不稳定燃烧机理与控制方法研究
航空发动机加力燃烧室不稳定燃烧机理与控制方法研究摘要航空发动机是航空器的核心之一，其具有重要的作用。
航空发动机加力过程中，燃烧室出现不稳定燃烧现象，对航空发动机的正常使用及安全带来风险。
本文从燃烧室不稳定燃烧机理与控制方法入手，对航空发动机燃烧室不稳定燃烧机理进行研究，提出相应的控制方法，以提高发动机的稳定性和安全性。
关键词：航空发动机；燃烧室；不稳定燃烧；机理；控制方法一、引言随着航空技术的不断发展，航空发动机的使用越来越广泛。
燃烧室是航空发动机的心脏，起到了燃烧混合气的作用，同时是发动机的能量转换中心。
在航空发动机加力过程中，燃烧室内可能会出现不稳定燃烧现象，导致发动机的失控，严重时可能造成发动机事故。
因此，研究航空发动机的燃烧室不稳定燃烧机理及其控制方法对于提高航空安全和发动机的稳定性具有重要意义。
二、燃烧室不稳定燃烧机理1.燃烧室不稳定燃烧发生的原因燃烧室不稳定燃烧发生的原因是多方面的，比如燃料流动不均匀，燃烧过程中的化学反应过激，喷嘴的设计不合理等等。
但是最为关键，影响最大的因素是燃烧室的流动结构不稳定所导致的问题。
在过去的研究中，已经发现了一些燃烧室不稳定燃烧的机理问题，例如有关动态失稳和后、侧消烧这两个问题。
2.燃烧室不稳定燃烧的机理燃烧室不稳定燃烧的机理包括很多因素，其中最主要的因素是燃烧室内的气体动力学流动结构不稳定。
当工作流动的稳定性缺失时，会导致极其复杂的涡流产生，这些涡流会扰动燃烧室内的燃料混合气的分布。
由于燃烧室内的燃料混合气分布出现不均匀现象，不仅会导致燃烧室内部出现温度不均匀现象，而且会导致燃烧室内发生不稳定燃烧，由此会引发燃烧室爆炸的风险。
三、燃烧室不稳定燃烧的控制方法1.燃烧室的调整合理的燃烧室结构设计是避免不稳定燃烧的关键。
需要考虑燃烧室的几何形状、流道的设计、调焦器的位置及数量等因素，保证燃烧过程中燃料的均匀混合，避免出现燃烧不充分、易爆的问题。
2.燃烧控制系统发动机燃烧控制系统是航空发动机的关键部分，对燃油进入、混合、氧气进入和燃烧过程的控制起到重要作用。
固体燃料冲压发动机稳定燃烧机理研究
第22卷第1期2001年2月 兵工学报A CTA A RM AM EN TA R II V o l 122N o 11Feb 1 2001固体燃料冲压发动机稳定燃烧机理研究陈军 武晓松 丘光申(南京理工大学,江苏南京,210094)摘要 利用三维有限体积TVD 格式求解N -S Eu ler 方程组数值模拟固体燃料冲压发动机(SFRJ )突扩燃烧室、补燃室和喷管的统一内流场,研究了从亚声速、跨声速到超声速的整个工作过程,定量计算了发动机内流参数分布,初步揭示了SFRJ 内复杂而稳定的工作机理,对于进一步研究该类发动机的流量及工作特性有重要意义。
关键词 冲压发动机;固体燃料冲压发动机;数值模拟;TVD 格式中图分类号 V 2351211 固体燃料冲压发动机除拥有一般冲压发动机的特点外,它与火箭冲压发动机(SDR )、液体燃料冲压发动机(L FRJ )相比,还具有结构简单、燃料流量可自适应调节、工作可靠、成本低等特点,在国外已展开了广泛研究;但是SFRJ 的工作特性(如在低压下固体燃料稳定燃烧和燃料流量的自调节性等现象)却难以给出满意的解释[1]。
本文利用数值技术试图模拟固体燃料冲压发动机的内流特性,从而寻找其工作机理。
由于三维数值模拟计算的复杂性,国内外许多文献常把发动机分成燃烧室、补燃室和喷管三个独立的计算域来分别研究,虽然计算量减少,但由于各自边界条件的给法很难使三者有机统一起来,从而造成了较大误差。
因此,本文把三个区域结合起来作为统一计算域,采取三维分区算法,避免了上述误差,大大拓展了数值计算的应用领域。
1 Euler N -S 方程组的三维有限体积TVD格式对N 2S 方程组在有限体积元(i ,j ,k )内积分得V i ,j ,k ∆U n i ,j ,k ∃t =R ～n +1i ,j ,k +1R eS ～n +1i ,j ,k(111)式中,Vi ,j ,k为有限体积元的体积;R ～i ,j ,k 为无粘部分隐式通量;S ～i ,j ,k 为粘性部分隐式通量;U =[Θ,Θu ,Θv ,Θw ,e ]T1其它符号项意义见文献[2]。
突扩燃烧室低频燃烧不稳定形成机理分析
突扩燃烧室低频燃烧不稳定形成机理分析
秦飞;何国强;刘佩进
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2010()5
【摘要】突扩燃烧室在一定的工作条件下会出现燃烧不稳定现象。
采用实验和数值模拟的方法对突扩燃烧室形成低频燃烧不稳定的机理进行了研究。
通过实验研究发现突扩燃烧室压强振动过程中纵向振型占主导地位,但其振动频率并不与声学频率一致。
建立了适合分析燃烧不稳定的多步化学反应动力学与大涡模拟耦合的数值分析方法,对实验发动机开展了非稳态数值模拟,获得了低频燃烧不稳定形成演化的详细过程和流场结构。
实验和数值计算表明突扩截面形成的旋涡脱落,以及旋涡在燃烧室内的运动过程中引起燃烧面积、局部当量比和热释放率的脉动是激发低频压强振动的主要原因。
压强振动引起上游速度脉动,进而形成旋涡脱落。
大尺度旋涡在燃烧室内的运动又会引起热释放率的大幅度脉动,反过来又会促进压强振动。
振动频率是由压强波和旋涡运动特征时间共同决定的。
【总页数】6页(P523-528)
【作者】秦飞;何国强;刘佩进
【作者单位】西北工业大学航天学院
【正文语种】中文
【中图分类】V235.213
【相关文献】
1.突扩燃烧室低频压力振荡的大涡模拟
2.突扩燃烧室低频燃烧不稳定主动控制的大涡模拟仿真
3.突扩燃烧室低频燃烧不稳定主动控制实验研究
4.同轴突扩燃烧室低频不稳定燃烧数值模拟
5.突扩燃烧室低频燃烧不稳定控制方法
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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微小发动机在更安全和更高效率下进行燃烧时的稳定性。
水冲压发动机是最新发明的发动机，它可以以更高的效率将燃料转化为动能，具有应用前景。
然而，由于发动机的结构和复杂性，对其燃烧过程的稳定性的研究至关重要。
本文将介绍水冲压发动机的燃烧稳定性的研究，并提出有助于改善其燃烧稳定性的建议。
水冲压发动机是一种新型发动机，其结构和理念比传统发动机更为复杂。
该发动机的核心部件是燃料喷射系统和水冲压系统，它将二者结合起来，使燃料在水冲压环境下被喷射，从而获得更高的动力效率。
然而，由于发动机本身的复杂性，它在工作时会受到外界环境因素的影响。
这就带来了新的问题，即燃烧可能出现不稳定，影响发动机性能并降低效率。
为了解决这个问题，有必要研究微小发动机在更安全和更高效率下进行燃烧时的稳定性。
本文基于实验研究，探讨了水冲压发动机燃烧稳定性的影响因素，以改善其燃烧稳定性。
首先，本文研究了不同疏水水冲压发动机下燃烧稳定性的影响，并确定了最优的疏水水冲压发动机，从而提高发动机的燃烧稳定性。
其次，本文考察了发动机结构尺寸对燃烧稳定性的影响，确定了最合适的发动机尺寸，可以更有效地使发动机工作。
此外，本文还研究了发动机燃烧温度和燃烧速率对燃烧稳定性的影响，发现适当的温度和速率可以改善发动机的燃烧稳定性。
本文还提出了一些改善发动机燃烧稳定性的建议，包括修改燃料喷射系统以提高燃料供应量，调整水冲压系统以更好地控制燃料和气体，以及优化发动机内部结构。
本文研究了水冲压发动机燃烧稳定性的影响因素，并提出了有助于改善其燃烧稳定性的建议。
未来研究可以深入探索水冲压发动机燃烧稳定性的其他影响因素，以实现其更高的性能和安全性。
固体火箭冲压发动机燃气流量调节的负调现象
Ｆｌ ｏ ｗ ｎ ｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｌ ｌ ａ ｎ ｔ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ ｎ ｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
曹军伟 ， 何 国强 ， 崔金平 ， 张
（ １ ． 西北工业大学 燃烧 、 热结构与 内流场重点实验室 ， 西安
鑫 ， 王希亮
４ ７ １ ０ ９ ９ ）
７ １ ０ ０ ７ ２ ； ２ ． 体 火箭冲压发动机所存在的燃 气流量 负调现 象， 分析 了负调 现象产生的机理是 由于燃 气发 生 器压 强的变化过程滞后 于喷嘴 面积的 变化过程。基 于燃气发生器动态工作模 型 ， 以某型 固体火箭冲压发动机为例 ， 通过仿 真分析研 究了燃气发 生器空腔容积和燃气 阀门调 节速度对 负调 过程的影响 ： 当燃 气发 生器空腔长度 为 ０ ． １ ｍ、 阀 门调 节时 间分 别为 ０ ｓ 和２ Ｓ 时， 对应 的燃 气负调量为 ８ ２ ． ６ ％和 １ ． ７ ％、 响应时间为 ０ ． ２ １ ｓ 和 １ ． ７ ６ Ｓ ； 当燃 气发 生器空腔长度为 ０ ． ８ ｍ、
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2.3 超声速燃烧不稳定
第一类机理属于流动不稳定性机理。这类机理强调流动扰动，包括激波与 剪切层相互作用引起的流动扰动、凹腔引起的流动扰动等。若这些流动扰 动足够大，则会促使燃料喷注射流失稳，进而使高强度释热引起的马赫反 射变得不稳定，形成燃烧室内大幅压力振荡。
典型的如 Choi 等的研究，他们采用计算流体力学耦合氢氧详细化学反应 机理，分辨出了超燃冲压发动机燃烧室内很强的非定常流动特性。
2.3 超声速燃烧不稳定
该项研究发现，激波与剪切层相互作用可能触发剪切层不稳定性，从而生 成大的流动扰动;另外，有凹腔存在时凹腔则会产生更大的流动扰动。来 自剪切层或凹腔的扰动使垂直喷注的燃料射流失稳，由此形成的流动非定 常性会使高强度释热在喷口上方所形成的马赫反射变得不稳定，从而导致 上壁面强烈的压力脉动。
另外，还有试验结果表明,火焰区的几何形状对不稳定燃烧的强度有很大 影响,即改变火焰几何形状是控制不稳定燃烧的一种方法。
2.2 亚声速燃烧不稳定
2.2 亚声速燃烧不稳定
2.3 超声速燃烧不稳定
长期以来，对于超声速燃烧不稳定是否存在，学术界主流的想法是由于声 波不能在超声速流动环境中向上游传播，非定常燃烧过程引起的任何流动 振荡将从发动机出口排出而不会与火焰区相互作用，从而不会形成“驱动 和维持燃烧振荡所需的”闭环反馈循环，因而当时的学术界认为超燃冲压 发动机不会发生燃烧不稳定性。
2.2 亚声速燃烧不稳定
通过进行大量试验观察，一般认为, 存在于燃烧室的火焰中心区域的大尺 度旋涡结构的不稳定热释放是造成亚燃冲压发动机纵向不稳定燃烧的主要 原因。
这些旋涡结构由反应区不稳定的剪切层引起,且严重影响烧燃过程和火焰 的释热率。此不稳定的热量释放可激起声振并可形成一个反馈回路,此时 声振在火焰稳定器处引起旋涡脱落,而所造成的不稳定热量释放进一步加 剧了声振。
2.1 热声不稳定机理
Rayleigh 准则给出了声波和不稳定热量之间的能量转换关系，然而，这 仅是一个必要条件。另外一个方面，对于如图所示的这样一个复杂系统而 言，除了热源释放这一部分输入的能量之外，此外还有通过端口的声辐射、 通过流体的对流、壁面的粘性损失以及热传导而损失掉的能量。
因此，即使是 Q'和 p'满足 了 Rayleigh 的这个能量转 换的相位关系，如果这个系 统通过不稳定的热释放获得 的能量多于通过端口辐射、 热量损失以及粘性耗散等等 效应而损失能量的话，这种声波振荡才可以得到放大、增长以致达到饱和。 相反，如果耗散的能量多过于获得的能量，那么这种不稳定振荡就不会建 立起来。
然而 2005 年，Ma 等采用直连式超燃冲压发动机试验台，测量到了超燃 冲压发动机燃烧室内大幅低频压力振荡。随后通过数值模拟得到了同一频 率附近的大幅压力振荡，并通过解析建模确立了这种燃烧不稳定性的发生 与激波-火焰相互作用以及燃料喷注-火焰相互作用有关。
2.3 超声速燃烧不稳定
超声速燃烧不稳定性产生的原因比较复杂，这与超声速燃烧过程中多种流 动现象和化学反应强烈耦合有关。高速流动中的高剪切率、高梯度、高三 维性以及激波、燃料喷注射流、凹腔等因素及其与燃烧的相互作用，可能 引起燃烧不稳定性。
20 世纪 40 年代，火箭发动机刚兴起时，几乎都同时性出现了燃烧不稳 定现象。阿波罗计划中对燃烧不稳定现象进行了大量研究。F-1 火箭发动 机初始设计方案的 44 次试验，发生了 20 次燃烧不稳定，最大振幅甚至 达到室压 100% ，这种低频大幅震荡，不仅严重影响发动机性能，还具有 很大破坏性。
2.1 热声不稳定机理
式中 Q‘为不稳定热释放率，p’为压力波动量，T 为二者波动周期。这 个积分式子描述了 Q‘和 p’的相互耦合关系，其正负决定了一个系统是 否发生热声不稳定现象：如果 Q‘和 p’的相位差小于 90°，则此积分 为正，那么压力波动 p‘就受到 Q’的激励，而反过来 p‘本身又是不稳 定热释放 Q’的一个来源，从而这种不稳定振荡就会放大下去，而如果二 者相位差大于 90°，积分为负，则声波会反过来加强不稳定热释放，而 声波本身振荡会减弱。
1 推进系统中的燃烧不稳定现象
对于航空发动机，自20 世纪中期加力燃烧室在发动机中出现之后，其内 部的大幅度燃烧脉动问题就一直是工程师在设计阶段或者是投入使用暴露 出问题之后需要用各种方式加以解20 世纪 70 年代末期，大多数弹用的液体冲压发动机采用突扩型的燃烧 室，而火焰稳定器位于突扩段的回流区内。当时，部分的冲压发动机在地 面试车阶段，就检测到了高幅度的压力脉动。其频率分布从几十到几千赫 兹。研究得出，在 50-500 Hz 范围内的压力脉动，其均方根达到了燃烧 室平均压力的 20% 以上。
冲压发动机燃烧不稳定现象
目录
• 1 推进系统中的燃烧不稳定现象 • 2 冲压发动机中的燃烧不稳定现象及机理
• 2.1 热声不稳定机理 • 2.2 亚声速燃烧不稳定 • 2.3 超声速燃烧不稳定
1 推进系统中的燃烧不稳定现象
各种形式推进系统中，在不稳定热释放和流动相互耦合作用下产生的燃烧 不稳定现象普遍存在，其常表现为震荡燃烧的形式。
2.1 热声不稳定机理
与燃烧不稳定同机理的热声现象从 18 世纪就开始被人们所关注了。后来， Rayleigh 仔细的研究了这种现象。
1878 年，Rayleigh 首先通过声波和热释放的相互作用阐述了热声不稳定 的机理，并且得到一个后来被广泛应用的准则，被称作“Rayleigh 准 则”，其可以用一个简介的积分式子表达：
2.1 热声不稳定机理
实际上，上述过程都是在线性理论的范畴内讨论的。而通过对线化方程的 分析求解，我们可以得到不稳定发生的条件、以及频率、模态等。然而， 线性小振幅在实际自然界当中是不 存在的。因此，线性分析不能得到 系统的实际耗散行为、系统的最终 饱和振幅。 比如，在一个实际的热声系统里面， 可能存在这样一个值 At，当系统 振幅小于 At 的时候，那么是稳定 的，只有当振幅超过 At的时候，不 稳定才会被触发。而必须通过对描 述该系统非线性方程的分析求解，才能够最终得到饱和振幅等一些更接近 实际的参数。
2.3 超声速燃烧不稳定
第二类机理属于热声不稳定性机理。这类机理强调非定常扰动的反馈循环， 包括激波-火焰的声学反馈循环、激波-火焰的声学/对流反馈循环、燃料 喷注-火焰的声学/对流反馈循环。下图给出了这三个反馈循环示意图。
2.3 超声速燃烧不稳定
最近部分研究中发现了更为复杂的 机理。在该项工作中，针对不同燃 料喷注位置，研究了相应的火焰特 性和压力特性。研究发现，若燃料 喷注位置与凹腔之间存在燃料/空 气预混区，则凹腔支板火焰会点燃 此预混区混合气体，并经历类似于 爆燃-爆震转换的过程，这种过程 与火焰猝熄相耦合，形成低频振荡。