燃烧室整体旋转对液体推进剂燃烧的影响

针对燃烧室本身旋转和使用单组元液体推进剂的特点，对此两相湍流反应流在质量、动量和能量传输基础上，建立了旋转燃烧室中单组元液体推进剂雾化燃烧过程计算的模型和边界条件。模型计算采用ＳＩＭＰＬＥ算法和ＰＳＩＣ算法。计算结果提供了不同转速下的气相速度场和燃料浓度场。实验结果与计算结果一致。计算结果不仅反映了旋转对燃烧的明显影响，还说明本文的研究能用于预示和分析类似问题。     

固体火箭发动机瞬态内流场数值仿真

利用FLUENT的用户自定义函数定义固体推进剂燃面的边界移动和燃面的质量添加,考虑压力和流速对侵蚀效应的影响,对内孔燃烧固体火箭发动机的瞬态内流场进行了研究。采用标准kε湍流模型,隐式耦合算法计算了喷管和燃烧室一体化内流场。得到了内弹道各参数随时间变化和空间分布情况、装药动态燃烧过程,以及侵蚀效应对发动机燃烧室压力分布和固体火箭发动机工作过程的影响。     

超燃冲压发动机Ma＝4燃烧、不起动过渡过程模拟试验(内流场观察)

为了增加推力，对超燃冲压发动机在RJTF试验台进行的Ma=4燃烧试验。用1／5缩尺模型进行内流场的模拟试验，从而研究进气道、隔离段及燃烧室、尾喷管内通道的流动特性，对发动机从弱燃烧到强燃烧及到不起动过程中的附面层分离的形成和发展做进一步的了解，以寻找改进内流动，提高发动机推力的有效方法。内流场的模拟试验采用尾部节流堵塞改变燃烧室压力的方式进行，尽管这种方法是简单有效的，但模拟马赫数范围受到限制，真正模拟到燃烧试验中的内流场情况，还有待进一步做工作。     

波瓣掺混装置作用下SPATR冲压燃烧室内流场研究

设计了一种用于SPATR冲压燃烧室掺混燃烧的波瓣掺混装置。用数值模拟方法对无波瓣掺混装置和三种结构的波瓣掺混装置作用下的冲压燃烧室内流动和掺混燃烧情况进行了仿真。结果表明：在波瓣掺混装置作用下,冲压燃烧室表现出了很好的头部和整体冷流掺混效果,并使冲压燃烧室的掺混燃烧性能得到大幅提升;冲压燃烧室的冷流掺混和掺混燃烧性能随波瓣掺混装置穿透率的增大呈先增强后减弱的趋势;当穿透率为0．6时,冲压燃烧室的掺混效率达到0．910,温升达到1127K,表现出了较好的冷流掺混和掺混燃烧效果。     

进气道直径大小对固冲发动机内流场的影响研究

为了探索在一定补燃室长度条件下进气道直径大小对固冲发动机内流场的影响,采用了标准k-ε湍流模型和组分输运模型数值模拟了一设计的固冲火箭发动机掺混燃烧过程的内流场。结果表明:在一定补燃室长度和进出口条件下,存在一最佳进气道直径,能使空气与燃气完全掺混燃烧。在文中模拟条件下的最佳进气道直径为30mm。     

HAP OTTO-Ⅱ 水三组元推进剂热动力系统现状与发展趋势

未来海战要求鱼雷具有高速、远航程和大航深的能力。研究表明,HAP OTTO-Ⅱ 水三组元推进剂的热化学性质及其能量密度高的性能有利于增大鱼雷航速及航程,且可使鱼雷基本无航迹。本文综述了三组元推进剂动力系统研究状况,并预测了其应用前景。     

涡轮机壅塞式燃烧室燃烧数值仿真

为了研究涡轮机燃烧室的实现形式并通过仿真验证其工作性能,提出了一种既能实现三组元推进剂稳定燃烧,又能满足涡轮机在低工况时较低进气压力要求的新型壅塞式燃烧室方案,并基于计算燃烧动力学方法对该燃烧室方案的工作特性进行了数值仿真。仿真结果表明,在多种工况条件下,燃烧室三组元推进剂燃烧完全,三组元中的水完全蒸发,燃烧室流场分布合理,喷嘴环前压力满足涡轮机进气要求。该方案及仿真结果可供三组元推进剂涡轮机燃烧室工程研制参考。     

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室流动与掺混过程研究

针对固体燃料超燃冲压发动机燃烧室内不同凹腔结构的流场特性以及燃料与来流空气掺混效率进行了研完。总结了在不同结构燃烧室内流场特性,随着凹腔长深比的减少,凹腔内剪切层逐渐由偏向凹腔内部演变为偏向主流方向;同时对比燃烧室内有无凹腔结构时燃料与空气的掺混效率,说明凹腔结构对超声速气流下燃烧室内掺混效率的提高有明显的效果。     

固体火箭发动机裂纹流场的数值模拟

固体推进剂表面裂纹在对流燃烧的作用下可能会引起裂纹扩展,即使裂纹不扩展,它也增加燃烧表面积,影响发动机燃烧室流场分布,因此,确定裂纹内的压强变化情况及裂纹内火焰传播情况,无论对于裂纹扩展的研究还是对于发动机整个燃烧室内流场的研究都具有重要的意义.采用NND差分格式,对含裂缝推进剂裂纹内的燃气压强随外界条件的变化情况和裂纹内部火焰传播情况进行了仿真计算,得到了不同增压梯度,不同裂纹尺寸情况下,固体火箭发动机裂纹内流场的分布情况,并分析总结出不同因素对裂纹流场的影响规律.     

含装药缺陷固体火箭发动机点火瞬态内流场数值分析

应用FLUENT流体计算软件，用UDF接口编程进行二次开发，采用加源项的方法模拟燃烧室的加质，对固体火箭发动机内流场进行了数值模拟．采用结构化和非结构化网格，将四面体网格合成多面体网格从而提高计算精度，节省计算资源．主要分析了裂纹内的流动规律及裂纹对发动机主流场的影响．计算结果表明，当不考虑裂纹扩展时，裂纹的存在对发动机主流场的影响较小，裂纹的燃烧形成明显的射流；裂纹的燃烧增加了燃面面积，增大了升压梯度，缩短了点火时间．     

点火提前角对天然气转子发动机燃烧过程的影响

以火花点燃式转子发动机为研究对象,建立了相应的湍流和燃烧模型,实现了发动机工作过程的动态模拟。在此基础上,计算得到了转子发动机缸内流场、温度场的演变及火焰传播过程,并计算分析出了不同点火提前角对缸内燃烧过程的影响。计算结果表明：燃烧室内部涡流对火焰传播起着积极的加速作用,点火时火花塞位于涡流区到单向流的过渡区域最好。随着转子运动,涡流会因燃烧室容积减小而受到挤压并消失,在涡流消失时刻一定的情况下,为了充分利用涡流的作用时间,应该适当地增大点火提前角。在计算工况下,当点火提前角为47°时,发动机的燃烧效率和气缸内压力峰值均最高,并且NO_x的排放较少。此研究为其他不同工况下,转子发动机的最佳点火提前角的确定提供了理论参考依据。     

对置活塞二冲程汽油机缸内滚流的组织与利用

通过三维计算流体力学软件AVL-Fire模拟了对置活塞二冲程（OP2S）缸内直喷汽油机的扫气、混合气形成和燃烧过程,对比分析了3种不同的缸内流动组织方案,包括：平顶活塞加均匀扫气、平顶活塞加非均匀扫气和凹坑活塞加非均匀扫气对气流运动和扫气过程的影响。同时,针对采用非均匀进气腔的平顶活塞和凹坑活塞方案,分析混合气形成和燃烧过程。结果表明：均匀进气方式可组织较强的涡流,有利于扫气效率的提高;非均匀进气方式可组织滚流,有利于提高压缩过程缸内的湍动能。“凹坑活塞加非均匀扫气”的扫气系统更有利于组织滚流和维持缸内湍流强度,并在点火时刻火花塞附近形成可供稳定着火的可燃混合气。凹坑活塞燃烧室相比平顶活塞燃烧室,其缸内湍动能提高了1.5倍,燃油蒸发量提高了10%,有利于形成均匀混合气和加速燃烧过程。     

某柴油机燃烧系统数值仿真及改进设计研究

以某高升功率柴油机燃烧系统为研究对象,首先采用AVL-Fire软件对燃烧过程进行了三维数值仿真,分别采用WAVE模型、Dukowicz模型以及旋涡破碎(EBU)模型描述雾化、蒸发以及燃烧过程。采用k-ε双方程湍流模型描述湍流流动,数值结果与实验值对比验证了所采用计算模型的合理性,然后对原型机燃烧过程中的三维流动、传热以及燃油分布状况展开分析,得到了原型机燃烧系统的不足之处,在此基础上,根据高升功率柴油机对燃烧过程的要求,对燃烧室结构进行改进设计,并进行相应的三维数值仿真。改型前后的燃烧系统数值结果对比表明,燃烧室形状对燃烧系统的性能影响很大,改型后的燃烧系统在燃烧组织方面得到显著改进,放热率与有效功率得到明显提高。     

Three-dimensional Numerical Simulation of Combustion Field in the Combustion Chamber

In order to study the effect of rotation on the combustion in the underwater vehicle, a two-phase turbulent combustion process is described with Reynolds stress turbulence model, eddy-dissipation turbulent combustion model, P-1 radiation model and particle tracking model of liquid. The flow in the rotating combustion chamber is simulated at two different working speeds, 0 r/min and 1 000 r/min by Fluent software. The temperature, gas velocity, static pressure of wall and fuel concentration are computed and compared. The results show that the combustion in rotating combustor is faster and more effective.     

柴油机燃烧室内的气体流动

作者利用激光多普勒测速仪(以下简称LDV)对浅ω形、深ω形和梅花形三种典型燃烧室内的流场进行了比较测试.测试结果表明:三种燃烧室内的流场相差较大,以深ω形燃烧室的切向速度最大,梅花形燃烧室内的紊流强度最大,浅ω形燃烧室内的切向速度及紊流强度最小.     

固体燃料冲压发动机燃烧室燃烧特性数值模拟

采用12组分、17个化学反应的模型和二阶矩湍流燃烧模型,通过计算药柱表面热传导率,得到了燃面退移速率,对固体燃料冲压发动机燃烧室内部的燃烧流动进行了数值模拟,分析了空气流量、空气总温和入口直径对燃烧室温度分布、C4H6分布和燃面退移速率的影响.分析表明,减小空气入口直径、增加空气流量和总温都会使燃面退移速率增加.     

固体燃料冲压发动机内流场数值模拟

基于二维轴对称雷诺平均Navier-Stokes方程,数值模拟了带化学反应的固体燃料冲压发动机内流场,数值格式为二阶迎风格式,湍流模型为k-ε模型,燃烧模型为涡耗散模型.分析了燃烧室内的流场结构、压力分布及化学组分分布.在化学计量比条件下,分别研究了空燃比与补燃室长度对发动机性能参数的影响.研究结果表明,随空燃比增大,发动机推力减小,比冲和燃烧效率随之提高;随着补燃室长度的增大,发动机推力、比冲和燃烧效率均提高.     

推进剂初始温度影响液体火箭发动机燃烧稳定性的数值模型

对自然推进剂（ＭＭＨ／ＮＴＯ）初始温度对火箭发动机燃烧稳定性的影响进行了研究，从推进剂初始温度对蒸发速率的影响规律出发，发展了初始温度大小影响蒸发速率的物理模型。燃烧流动过程应用圆柱坐标系下的两相湍流化学反应Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程来描述，控制方程是用限体积法在任意曲线坐标系下进行离散，计算采用ＴＭＭ方法生成的正交网格。完善了一种压力隐式算子分裂算法，使之应用到燃烧过程和不稳定燃烧中，提高了计算的精度和稳定性；以蒸发作为燃烧速率控制过程，由ＭＭＨ的分解蒸发速率来控制。用蒸发和分解的时滞来分析燃烧不稳定性。应用ＣＦＤ技术发展了评定燃烧稳定性的脉冲枪模型，之后对推进剂初始温度对燃烧稳定性的影响进行了数值研究，得到其对振荡的敏感分析，并给出燃烧稳定性的极限图，说明了该物理模型和算法的可靠性。