【摘 要】
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该文工作利用固体火箭推进剂燃烧产生的高温贫氧燃气与侧喷空气混合,成功的进行了超声速掺混和补燃实验,并对实验流场进行了数值模拟,进而提出了提高超声速燃烧效率的方法.
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该文工作利用固体火箭推进剂燃烧产生的高温贫氧燃气与侧喷空气混合,成功的进行了超声速掺混和补燃实验,并对实验流场进行了数值模拟,进而提出了提高超声速燃烧效率的方法. 首先分析了超燃冲压式推进的优势,并简单回顾了在该领域内所开展的研究工作.在参考大量文献的基础上,对国内外在超声速掺混和燃烧领域开展的实验和数值模拟研究进行了综述,概括了国内外研究的现状、水平和研究方向. 对垂直喷射的筒型掺混器在改进后的气动激光实验台上进行了三十多次燃气与空气的超声速二次燃烧(补燃)实验,系统的考察了流量比、高压空气压力等参数对掺混室压力、温度的影响,揭示了不同条件下掺混和燃烧效率的变化规律.结果表明,在目前的实验工况下,采用大的空气流量比是有利于补燃过程的进行的.利用LU隐式格式分别求解了轴对称、三维柱坐标、三维直角坐标下的N-S方程组和组分方程组,对实验流场进行了数值模拟.计算成功的捕捉了流场中复杂的流动现象,包含燃料的混合、旋涡的生成与破裂,横向喷流与超声速主流的干扰以及有限速率化学反应等一系列流动、燃烧现象.此外,还对带预旋的锥型掺混器进行了数值模拟,比较了两种掺混器的掺混和燃烧效率.结合实验结果,对不同方法得到的计算结果进行了分析比较.认为与垂直喷射相比,带角度喷射有更好的掺混和补燃效果,可以作为进一步掺混器设计的参考形式.
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