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题名超燃冲压发动机模态转换及推力突变实验研究
被引量：5
- 1
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作者
连欢
顾洪斌
周芮旭
李拓
李忠朋
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机构
中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室
中国科学院大学
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出处
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期97-108,共12页
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基金
国家自然科学基金(11872366,91941104)
中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDJ-SSW-JSC022)。
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文摘
针对双模态冲压发动机燃烧室模型开展了来流连续变化飞行马赫数5.0~6.0加速上行和6.0~5.0减速下行的地面直连试验研究。首先基于直连台架推力及时间离散质量加权沿程马赫数一维计算,观察到了加速上行过程中来流变化导致的亚燃-超燃工作模态转变及推力突变现象;通过高速纹影流动显示技术及流动特征提取,提炼了来流变化导致模态转换及推力突变过程中瞬态流动特征的发展规律;最后通过超声速核心流激波强度理论以及压比时空图对动态飞行轨迹模态转换及推力突变机制进行了讨论,研究结果表明:释热总量与内流道匹配是模态转换及推力变化过程的根本,主导流动特征是隔离段预燃激波强度演变特性,然而燃料横向射流气动节流以及释热反压在隔离段预燃激波削弱耗散之后,仍然可对来流进行减速并维持推力。同时,动态飞行轨迹气动热及燃烧热积分效应可改变热流边界层特性以及发动机内流道抗反压能力,造成亚燃与超燃工作边界变化。
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关键词
变马赫数
双模态冲压发动机
模态转换
推力突变
瞬态流动特征
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Keywords
transient acceleration and deceleration
dual-mode scramjet engine
mode transition
abrupt thrust change
transient fluid-combustion phenomenon
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分类号
V433.9
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名激光诱导荧光聚焦纹影系统及超声速燃烧流场应用
被引量：3
- 2
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作者
周芮旭
连欢
顾洪斌
张新宇
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机构
中国科学院力学研究所
中国科学院大学工程科学学院
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出处
《气体物理》
2020年第2期14-19,共6页
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基金
国家自然科学基金(11872366,91941104)。
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文摘
纹影是一种常用的流动显示技术,广泛应用于可压缩流动显示及超声速燃烧流场实验.然而,在变Mach数超声速燃烧实验中,燃烧室总温随来流Mach数变化.受准稳态/非定常温度变化影响,光学玻璃窗口的折射率发生显著改变,影响基于密度梯度的纹影成像质量.同时,普通纹影为光程体积沿程积分,难以同二维燃烧场成像信息进行直接比较以开展燃烧与流动耦合研究.聚焦纹影技术可抑制燃烧室内高温引起的玻璃窗口折射率变化,并实现毫米级的急剧聚焦深度,获得二维流场结构,同时配合纳秒级脉宽Nd:YAG激光光源可冻结高超声速流场.在传统聚焦纹影系统基础上发展了激光诱导荧光聚焦纹影系统并应用于变Mach数超声速燃烧实验,创新点在于使用激光诱导荧光染料,以荧光作为光源消除原本激光光源中的相干噪声,同时发展了边缘增强图像处理方法.实验结果表明激光诱导荧光聚焦纹影系统及边缘增强图像处理方法能够有效消除激光光源相干噪声,捕捉二维超声速燃烧流场结构.
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关键词
聚焦纹影
激光诱导荧光
准稳态/非定常
超声速燃烧场
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Keywords
focusing schlieren
lasers-induced fluorescence
quasi-steady/transient
supersonic combustion
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分类号
O354.3
[理学—流体力学]
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题名碳氢燃料超声速燃烧分区实验研究
- 3
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作者
孟凡钊
周芮旭
李忠朋
连欢
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机构
中国科学院力学研究所
中国科学院大学工程科学学院
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1533-1547,I0002,共16页
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基金
国家自然科学基金资助项目(91941104,11872366)。
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文摘
高保真度空天发动机数值模拟通常基于快速化学反应火焰面假设,即超声速燃烧反应的特征尺度小于湍流Kolmgorov尺度,该模型方法对于氢气燃料仿真计算结果较好,但对于乙烯等碳氢燃料仍需进一步研究.受限于极端环境特种非接触测量技术,目前尚未见超声速燃烧火焰分区判别的实验研究,导致目前超声速燃烧火焰面模型适用性以及分区燃烧物理模型认识不清,进而也制约了数值发动机技术发展.本工作基于自主研发的MHz发动机内窥光纤传感器,针对单边扩张双模态冲压发动机超声速燃烧火焰分区开展实验研究,通过化学自发光信号的最小香农熵定义超声速燃烧的特征时间τ_(sc),根据理论方法和来流工况估算了超声速燃烧的流动特征时间,结合分区燃烧理论分析了双模态超燃冲压发动机内碳氢燃料燃烧的分区情况.通过燃烧分区情况以及与泰勒尺度的比较结果,验证了碳氢燃料超燃冲压发动机典型飞行条件下燃烧室内超声速燃烧处于旋涡小火焰区域(Re=50 000;Da∈1.80~2.60, B区),多尺度湍流涡结构发挥重要作用,并随着相对于泰勒尺度的不同大小,分别对应了不同尺度的涡结构主导该过程.同时给出了当量比、通量比以及来流马赫数对燃烧特征时间的影响规律.实验发现,在一定范围内随着当量比增加燃烧逐渐增强,并且增强效果明显强于通量比的影响;而通量比的变化会使得燃烧出现分岔等情况;来流马赫数的变化对于燃烧的影响效果更为明显,也表明了宽域来流影响作用机制是未来宽域湍流燃烧理论研究的重要方向.
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关键词
超声速燃烧
香农熵
燃烧特征时间
燃烧分区
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Keywords
supersonic combustion
Shannon entropy
combustion characteristic time
combustion regime
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分类号
O354.4
[理学—流体力学]
O354.7
[理学—力学]
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题名基于内窥火焰传感器技术的超声速燃烧感知实验研究
- 4
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作者
李忠朋
周芮旭
孟凡钊
陈池
李拓
连欢
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机构
中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室
中国科学院大学工程科学学院
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出处
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第2期102-114,共13页
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基金
国家自然科学基金(91941104,11872366)
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文摘
高动态频响传感器及作动机构是高性能控制系统FADEC的关键技术之一。开发了一种基于被动火焰自发光谱的内窥式光纤火焰传感器进行光学诊断,初步验证了光纤火焰传感器数据的燃烧过程感知价值。基于中国科学院力学研究所的直连式超声速燃烧实验台,模拟了来流总温1475 K、总压1.68 MPa、马赫数5.6的发动机工作状态。在不同当量比和动量通量比条件下,使用新开发的内窥式光纤火焰传感器,测量了以CH*表征的燃烧释热率和以C_(2)*/CH*表征的局部当量比。结果表明:内窥式光纤传感器可感知燃烧室释热率的时空演变特性;内窥式光纤传感器可感知频域燃烧振荡特性,实验表明燃烧过程可能存在展向的热声振荡现象;内窥式光纤传感器C_(2)*/CH*光信号可感知局部当量比的时空演变特性,结合CH*光信号可应用于混合场与燃烧场关联性的研究;局部火焰质心位置的统计特征表征了剪切层稳焰模式和射流尾迹稳焰模式。
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关键词
内窥火焰传感器
燃烧感知
超声速燃烧
释热率
局部当量比
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Keywords
endoscopic flame sensor
combustion sensing
supersonic combustion
heat release rate
local equivalence ratio
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分类号
V235.21
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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