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回流区稳定燃烧的近熄火特性理论分析 被引量：1
1
作者 汪洪波 连城阅 +3 位作者 张锦成 曾宇 杨揖心 王亚男 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期298-304,共7页
基于火焰稳定在回流区剪切层中的假设,建立了预混火焰近贫燃熄火极限特性的理论分析模型.一旦火焰稳定在剪切层中,由于剪切层同时从两侧卷吸流体,所以进入火焰的流体将是自由流与回流区流体的混合物.如果是贫燃火焰,回流区流体由燃烧产... 基于火焰稳定在回流区剪切层中的假设,建立了预混火焰近贫燃熄火极限特性的理论分析模型.一旦火焰稳定在剪切层中,由于剪切层同时从两侧卷吸流体,所以进入火焰的流体将是自由流与回流区流体的混合物.如果是贫燃火焰,回流区流体由燃烧产物和多余的氧化剂组成而没有燃料,因此进入剪切层火焰的混合物当量比将低于自由流的当量比.如此一来,即使自由来流是可燃的,剪切层中混合物的当量比也可能超出可燃极限.分析表明,对于回流区稳定的贫燃火焰,进入剪切层火焰的混合物有效当量比将低于自由来流的当量比.根据理论分析建立了近贫燃熄火极限的回流区稳定燃烧模式图,其中涉及4个参数:自由来流当量比、剪切层卷吸比、吹熄极限和再点火极限.分析揭示出4种可能的燃烧模式:超稳定火焰、亚稳定火焰、振荡火焰和熄火.特别地,在参数空间发现了一个振荡区,它可能为近吹熄火焰引入一种新的固有不稳定性机制.在这种机制中,剪切层中的当量比振荡实际上是由燃烧过程本身驱动的,因为火焰的位置/振荡影响着进入回流区的流体成分进而影响剪切层中的当量比.因此,当量比振荡与燃烧过程之间的反馈循环由于周期性的火焰吹熄和闪回/再稳定而得以封闭. 展开更多
关键词 回流区 贫燃 熄火 稳定 振荡
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马赫数6飞行条件圆截面超燃冲压发动机流动燃烧特征分析
2
作者 于江飞 汤涛 +4 位作者 闫博 汪洪波 杨揖心 熊大鹏 孙明波 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期215-228,共14页
本文基于RANS方法对马赫数6飞行条件下的乙烯燃料圆截面超燃冲压发动机燃烧流场开展了数值研究,计算中采用了压力相关的火焰面/进度变量模型,得到的数值结果与试验吻合,并据此分析了0.18和0.06当量比工况的火焰结构和燃烧特征。计算表明... 本文基于RANS方法对马赫数6飞行条件下的乙烯燃料圆截面超燃冲压发动机燃烧流场开展了数值研究,计算中采用了压力相关的火焰面/进度变量模型,得到的数值结果与试验吻合,并据此分析了0.18和0.06当量比工况的火焰结构和燃烧特征。计算表明,0.18当量比工况释热强度高,在流场中形成了热壅塞,并且预混燃烧和扩散燃烧共同主导了整体的释热。而0.06当量比工况流道中心仍是超声速状态,扩散火焰主导了整体的释热。2个工况中,射流背风区和轴对称凹腔都是重要的反应区,其中射流背风区释热强度高,而凹腔起到了增强混合和提高燃烧效率的重要作用。 展开更多
关键词 圆截面超燃冲压发动机 火焰面/进度变量模型 超声速燃烧 轴对称凹腔
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SST湍流模型的激波与可压缩效应改进
3
作者 汪洪波 曾宇 +2 位作者 熊大鹏 杨揖心 孙明波 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期91-104,共14页
由于缺乏对某些重要流动特征的考虑,针对不可压流发展的标准SST湍流模型在描述超声速流场时存在明显的局限性。为改善SST模型在吸气式高超声速推进系统内流等复杂超声速流场中的预测精度,基于流动特征结构定向开展了激波和可压缩效应改... 由于缺乏对某些重要流动特征的考虑,针对不可压流发展的标准SST湍流模型在描述超声速流场时存在明显的局限性。为改善SST模型在吸气式高超声速推进系统内流等复杂超声速流场中的预测精度,基于流动特征结构定向开展了激波和可压缩效应改进。通过激波/湍流边界层判别函数和可压缩效应判别函数定位标准SST模型参数或建模假设失效的区域,针对性地改进湍流模型。采用超声速平板边界层流动、超声速压缩拐角分离流动、超声速隔离段复杂激波串流动以及HIFiRE-2超声速内流等算例进行了测试,结果表明改进模型具有与标准SST模型一致的边界层预测能力,但显著提高了对激波干扰流动及逆压分离流的预测精度。 展开更多
关键词 SST 湍流模型 激波 可压缩 结构特征
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平面激光诱导荧光技术在超声速燃烧火焰结构可视化中的应用 被引量：6
4
作者 吴戈 李韵 +3 位作者 万明罡 朱家健 杨揖心 孙明波 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期70-77,共8页
平面激光诱导荧光(PLIF)技术能够高时空分辨成像火焰结构并用于研究超声速燃烧机理。利用OH-PLIF与CH-PLIF技术研究了超声速燃烧的火焰结构。其中,利用OH-PLIF技术对燃烧室中3个展向截面与2个流向截面的凹腔稳定火焰反应区结构进行成像... 平面激光诱导荧光(PLIF)技术能够高时空分辨成像火焰结构并用于研究超声速燃烧机理。利用OH-PLIF与CH-PLIF技术研究了超声速燃烧的火焰结构。其中,利用OH-PLIF技术对燃烧室中3个展向截面与2个流向截面的凹腔稳定火焰反应区结构进行成像,利用CH-PLIF技术观测凹腔火焰放热区结构。实验结果表明:全局当量比较低时燃烧主要发生在凹腔中,OH沿中轴线对称分布;高当量比时火焰位置更高,OH主要沿燃烧室两侧壁面分布;CH所存在的超声速燃烧放热区呈现高度褶皱和破碎结构,放热区分布在比反应区更窄的区域。 展开更多
关键词 平面激光诱导荧光 超声速燃烧 火焰结构 湍流火焰
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超声速气流中稳焰凹腔吹熄极限分析与建模 被引量：4
5
作者 王振国 杨揖心 +3 位作者 梁剑寒 孙明波 汪洪波 张泰昌 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期961-972,共12页
吹熄极限的研究对于超燃冲压发动机燃烧室中稳焰凹腔和燃料喷注方案的设计具有重要学术意义和工程应用价值.针对凹腔上游喷注燃料的火焰稳定过程进行了研究,从理论上分析了超声速气流中凹腔稳定燃烧的贫燃与富燃吹熄机制,基于剪切层稳... 吹熄极限的研究对于超燃冲压发动机燃烧室中稳焰凹腔和燃料喷注方案的设计具有重要学术意义和工程应用价值.针对凹腔上游喷注燃料的火焰稳定过程进行了研究,从理论上分析了超声速气流中凹腔稳定燃烧的贫燃与富燃吹熄机制,基于剪切层稳燃模式,进一步考虑流场的三维结构,并结合横向射流穿透与混合模型,在有效当量比的计算、凹腔的卷吸过程以及燃料射流与凹腔剪切层/回流区的质量交换等方面改进了已有模型,重新定义了与吹熄过程密切相关的Damokhler数和有效当量比,并以两者关系为准则建立了描述富燃和贫燃吹熄极限的数学模型,进而通过实验数据验证了模型的有效性. 展开更多
关键词 吹熄极限 凹腔 超声速气流 剪切层 横向射流
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超声速气流中横向气体射流混合经验模型 被引量：2
6
作者 杨揖心 王振国 +1 位作者 孙明波 汪洪波 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1391-1399,共9页
为了获得适用于工程估算的射流穿透经验关系式,对射流中心迹线、穿透边界及喷注物展向分布特性进行模化处理,建立了描述超声速气流中横向气体射流混合经验模型,并通过系列实验观测结果对该模型有效性进行验证.结果表明：在较宽的动量比... 为了获得适用于工程估算的射流穿透经验关系式,对射流中心迹线、穿透边界及喷注物展向分布特性进行模化处理,建立了描述超声速气流中横向气体射流混合经验模型,并通过系列实验观测结果对该模型有效性进行验证.结果表明：在较宽的动量比范围内（动量比为0.5~5.3）,该模型预测的射流中心迹线和穿透边界均与实验图像吻合较好,在射流中心迹线附近,该模型预测的喷注物摩尔分数与实验测量值相比误差在5%以内,精度优于现有模型.随着动量比的增大,在喷孔下游一定区域内,射流引起的反转旋涡对增强,导致该模型对展向摩尔分数分布的预估产生一定误差,表明该模型的适用范围与动量比和下游距离等因素相关. 展开更多
关键词 超声速气流 横向射流 混合模型 射流中心迹线 穿透边界 动量比
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超燃燃烧室一维释热分布模型研究 被引量：1
7
作者 张雁翔 王振国 +2 位作者 孙明波 杨揖心 汪洪波 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1852-1858,共7页
为了预估超燃冲压发动机燃烧室内的释热分布,针对带凹腔稳焰器的燃烧室,总结了射流混合情况、来流温度和当量比对释热分布影响的实验规律,提出了主燃烧区的概念和分段线性拟合的建模思路。模型被分为隔离段、横向射流、燃烧室释热分布... 为了预估超燃冲压发动机燃烧室内的释热分布,针对带凹腔稳焰器的燃烧室,总结了射流混合情况、来流温度和当量比对释热分布影响的实验规律,提出了主燃烧区的概念和分段线性拟合的建模思路。模型被分为隔离段、横向射流、燃烧室释热分布、主燃烧区反压四个部分。通过压力前推,进行代数的迭代计算,能够快速得到燃烧室释热分布的一维模型。利用实验图像和仿真计算数据,对模型得到的释热分布与燃烧效率进行了验证,模型可适用于隔离段来流2.1马赫以上的工况,且模型结果与仿真结果相关系数达到了0.9以上。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧室 释热分布 凹腔稳焰器 迭代计算 一维模型
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