针对典型火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)发动机高效稳定燃烧问题,对模型燃烧室支板/凹腔组合稳焰器进行了三维数值模拟,并结合局部流动特性、燃烧释热规律、流场旋涡结构以及质量输运特性,分析了飞行马赫数6.0条件...针对典型火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)发动机高效稳定燃烧问题,对模型燃烧室支板/凹腔组合稳焰器进行了三维数值模拟,并结合局部流动特性、燃烧释热规律、流场旋涡结构以及质量输运特性,分析了飞行马赫数6.0条件下支板/凹腔组合稳焰性能以及耦合作用机制。研究发现:凹腔稳焰能力受凹腔与主流燃气之间的质量输运特性影响;而引入支板后,支板尾缘的螺旋上升式旋涡结构使得燃料由支板回流区向凹腔回流区转移,燃料在回流区内的停留时间增加,掺混效果增强,凹腔内局部释热增加。在不同旋涡结构的作用下,凹腔与主流间质量交换率约占来流空气流量的10%~20%。较优的旋涡结构和质量输运特性将使稳焰区燃温提升9%,燃烧效率提升超过10%。因此,支板/凹腔组合稳焰器稳焰性能由局部旋涡结构和燃气质量输运特性共同影响。当支板/凹腔间距缩短时,支板/凹腔组合稳焰器耦合作用更强,燃烧稳焰性能更佳。展开更多
文摘针对典型火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)发动机高效稳定燃烧问题,对模型燃烧室支板/凹腔组合稳焰器进行了三维数值模拟,并结合局部流动特性、燃烧释热规律、流场旋涡结构以及质量输运特性,分析了飞行马赫数6.0条件下支板/凹腔组合稳焰性能以及耦合作用机制。研究发现:凹腔稳焰能力受凹腔与主流燃气之间的质量输运特性影响;而引入支板后,支板尾缘的螺旋上升式旋涡结构使得燃料由支板回流区向凹腔回流区转移,燃料在回流区内的停留时间增加,掺混效果增强,凹腔内局部释热增加。在不同旋涡结构的作用下,凹腔与主流间质量交换率约占来流空气流量的10%~20%。较优的旋涡结构和质量输运特性将使稳焰区燃温提升9%,燃烧效率提升超过10%。因此,支板/凹腔组合稳焰器稳焰性能由局部旋涡结构和燃气质量输运特性共同影响。当支板/凹腔间距缩短时,支板/凹腔组合稳焰器耦合作用更强,燃烧稳焰性能更佳。
基金Project supported by the National Natural Science Foundation of China(No.11502291)the Fund of Outstanding Doctoral Dissertation from the Ministry of Education of China(No.201460)
