论文摘要
本文利用基于纳米粒子的平面激光散射技术(NPLI)等多种先进流场显示技术结合数值模拟手段,对超声速斜坡喷注器的混合增强特性与火焰稳定特性进行了深入研究。在冷流条件下,对不同结构参数的斜坡混合特性进行研究,分析了影响斜坡混合效果的主要因素。结果表明:斜坡尾部流向涡对的掺混作用是斜坡混合增强的主要机理;膨胀型斜坡的混合效果好于压缩型斜坡;斜坡的后掠结构能有效增大流向涡的强度,增强混合效果;流场中的反射激波与喷流相互作用,蕴藏两种增强混合机理。在燃烧状态下,对斜坡喷注器的着火过程、燃烧流动特性、火焰稳定特性进行研究。结果表明:膨胀斜坡容易发生自燃,并存在两种自燃方式和着火机理;在斜坡着火过程中,燃烧室的流场结构发生巨大改变,燃烧流场与冷流流场结构存在显著差异;斜坡底部的回流区具有较好的火焰稳定效果。在冷流条件下,对气动斜坡的流场特征和混合特性进行研究。结果表明:气动斜坡通过对来流的阻碍抬升在喷孔后方产生流向涡对,增强混合;在喷注压降改变时,其混合效果的主导机制也发生改变;通过对喷流剪切层的分维测量,证明了气动斜坡混合效果在远场优于物理斜坡。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 超燃冲压发动机技术研究发展综述1.1.1 研究背景及意义1.1.2 超燃冲压发动机研究发展简史1.2 超声速燃烧混合增强技术概况及斜坡喷注器研究进展1.2.1 超声速燃烧混合增强技术概况1.2.2 斜坡喷注器研究进展1.2.3 深入研究的内在需要1.3 论文的主要研究内容第二章 试验系统与数值模拟方法2.1 试验系统2.1.1 空气加热器2.1.2 超燃试验段2.1.3 斜坡喷注器试验件2.1.4 气体供应系统2.1.5 测控系统2.2 数值模拟方法2.2.1 控制方程2.2.2 物理模型2.2.3 计算方法2.2.4 算例验证2.3 小结第三章 流场显示技术3.1 表面油流技术3.1.1 油流法基本原理3.1.2 试验所用油剂和示踪粒子3.2 高速纹影和高速摄影3.2.1 高速摄影设备3.2.2 高速纹影系统3.3 基于纳米粒子的平面激光成像技术3.3.1 NPLI 系统组成及基本原理3.3.2 NPLI 图像校正3.4 小结第四章 超声速斜坡喷注器混合增强特性研究4.1 试验方案设计4.2 超声速斜坡通流流场研究4.2.1 斜坡通流流场的基本结构4.2.2 流向涡的形成4.3 斜坡型面构型对混合增强的影响4.4 斜坡后掠结构对混合增强的影响4.5 反射斜激波对混合增强的影响4.5.1 激波增强混合4.5.2 斜激波与流向涡的相互作用4.6 小结第五章 斜坡喷注器燃烧流场研究5.1 试验方案设计5.2 斜坡自燃过程与燃烧流场研究5.3 斜坡稳焰特性初步研究5.4 小结第六章 气动斜坡喷注器流场结构及混合特性研究6.1 气动斜坡流场结构研究6.2 气动斜坡混合增强特性研究6.3 超声速湍流喷流剪切层分形初步研究6.3.1 分形原理及度量方法6.3.2 喷流界面分形沿流向的变化特征6.4 小结结束语致谢参考文献作者在学期间取得的学术成果
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