超声速和高超声速燃烧的数值研究

为了研究HLLC黎曼求解器在超声速和高超声速燃烧问题中的适用性,对4个典型算例进行了数值模拟。基于多组分方程的完全N-S方程,对时间项和空间项离散分别采用2阶Runge-kutta方法和HLLC格式,考虑了H_2/Air燃烧的详细化学反应机理,用有限速率化学反应模型模拟燃烧现象。对Sod激波管问题和高超声速钝体绕流进行数值模拟,分析了流场内密度、压力和激波位置;对超声速燃烧和高超声速钝体激波诱导燃烧进行数值模拟,分析了流场内组分特性。数值模拟结果与实验结果或相关文献的计算结果吻合良好,表明了HLLC黎曼求解器在模拟复杂化学非平衡流场中能够准确地分析复杂的物理现象且具有较广的应用范围。     

强激波与超声速混合层相互作用的大涡模拟

基于大涡模拟数值方法,文中研究了具有双燃烧室冲压发动机超声速燃烧室工程背景的二维超声速混合层与激波相互作用的情况.强激波入射在混合层上,使当地混合层增长加快,但在下游位置,拟序结构对平均流湍动能的吸收达到饱和,阻碍了混合层增长;超声速气流绕楔流动产生的激波角越大,更大强度的激波入射到混合层上,使其向上偏折更厉害;激波与有反应超声速混合层作用的流场,相对于无激波的燃烧流场,化学反应强度要大很多.     

冲压加速器冷态流场结构研究

为了获得冲压加速器内高速流场与弹丸周围激波结构的特性,采用高精度WENO计算格式求解二维可压欧拉方程,结合自适应网格加密技术(AMR)与沉浸边界法(IBM),数值模拟了冲压加速器冷态实验.结果表明,计算方法很好地描述了冲压加速器内部流场和激波结构,完整地呈现了弹丸周围激波的形成与发展过程及相关参数的变化情况,可以对冲压加速器冷态实验给予一定的指导与借鉴.     

铝粉燃烧诱导激波现象的数值模拟与实验研究

以数值模拟和实验对悬浮铝粉中火焰诱导激波现象进行了研究。基于双流体模型，分别采用ＴＶＤ格式和ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式计算气相和颗粒相流场，采用阵面跟踪法处理火焰间断，对火焰诱导激波现象进行了数值模拟。实验在大型卧式燃烧管中进行，得到了火焰传播过程中流场参数的变化规律及压缩波向激波的转换过程。数值计算结果与实验结果相吻合，揭示了燃烧诱导激波现象的内在规律。     

冲压加速器燃烧流场数值模拟

冲压加速器是利用预混可燃气体燃烧释放的化学能将弹丸加速的超高速发射装置。文中建立了冲压加速器有限速率化学反应数学模型，推导了多组分化学反应系统TVD格式的数值公式，数值模拟了冲压加速器内有限速率反应流场。在亚爆轰模式，预混可燃气体在弹后点燃，并在弹后 某一位置形成全管面燃烧。     

化学反应流模拟的并行无网格方法

为进一步扩大无网格方法在复杂化学反应流场模拟中的计算规模,基于MPI(Message Passing Interface)并行环境,发展了耦合有限速率反应模型的并行无网格算法,其流体动力学采用包含反应源项的二维轴对称Euler方程建模,对流通量采用多组分HLLC(Harten Lax van Leer contact)格式计算,时间项运用4阶Runge Kutta法显式推进。分别采用2~8个进程对激波诱导燃烧流场以及高速运动弹丸诱导斜爆轰流场进行了数值模拟,其结果同实验以及网格方法获得的结果吻合较好,并且具有较理想的并行效率,验证了其在复杂化学反应流大规模计算中应用的正确性和有效性。     

实验气体污染对超音速燃烧性能影响的数值模拟研究

为了评估燃烧加热器污染组分对超燃冲压发动机燃烧室燃烧性能的影响,采用CFD软件分别对纯净空气和污染空气来流条件下的燃烧室流场进行了数值模拟。对数值模拟方法进行了实验验证,数值模拟值与实验值吻合较好。数值模拟结果表明:实验气体中含H2O和CO2时,燃烧室壁面压力和燃烧效率降低;煤油燃烧加热器产生的污染组分对燃烧性能的影响小于氢氧燃烧加热器,采用煤油燃烧加热器的结果更接近纯净空气。     

双燃烧室冲压发动机富油燃气超声速燃烧数值模拟

文中对双燃烧室冲压发动机主燃室中富油燃气超声速燃烧进行了数值模拟。在模拟飞行马赫数6情况下，研究了亚燃室出口燃气马赫数、压力及燃气与超燃进气道出口热空气的压力匹配程度等多种因素对流场的影响。结果表明．保持热空气马赫数不变，燃气马赫数越低。混合层增长越快；燃烧促进了混合层增长，燃气马赫数较高时．燃烧对混合层增长的促进作用受到抑制；来流压力不匹配程度越大，流场波系越强．混合层和激波相互作用后偏折越厉害；燃气／空气压力比小于1时，混合层和燃烧释热区均有所增大。     

冲压加速器非反应流数值模拟

该文根据冲压加速过程中复杂激波系的流场特点，构造了有限体积的ＴＶＤ差分格式，用于求解Ｎ－Ｓ方程，以美国华盛顿大学３８ｍｍ冲压加速器作为算例，给出了详细的流场谱图。计算结果表明，采用该文提出的ＴＶＤ差分格式，可以有效地捕获激波，为进一步研究带有化学反应的冲压加速机理奠定理论基础，也为冲压器设计提供理论指导。     

对超声速燃烧室自动点火的支配参数研究

在推进超燃冲压发动机实用化的研究中，当前的主要课题之一是在高速气流中的燃料点火、保焰问题。利用数值分析再现了具有后向台阶的超声速燃烧室非反应混合流场，探讨了支配台阶／喷嘴间自动点火区的燃料浓度和滞留时间的参数。介绍了数值计算方法、计算结果及其分析。     

冲压加速器亚爆轰推进一维内弹道数值模拟

根据冲压加速器工作特点,本文建立了一维、准定常、化学平衡控制体的数学方程组,并利用高斯消去法进行数值求解,模拟出了冲压加速器的性能曲线,分析了冲压加速过程中物理量的变化规律,可为实验时选择预混气体组分提供指导．     

热节制冲压加速器内弹道及推进剂燃烧实验

冲压加速器是利用推进剂气体的化学能加速弹丸的新发射装置，本文对热节制冲压加速器的原理作了介绍，给出了一维痢化模型利用密闭爆发器对推进剂气体混合物的燃烧规律进行了实验研究，并由实验结果预测了弹丸在冲压加速器内的加速过程，推进剂气体的组成和装填压力对推进剂的燃烧和弹丸和加速都有影响。     

弧长参数生成法及其在冲压加速器中的应用

该文根据冲压加速器边界形状复杂的特点，利用贴体网格的弧长参数生成法，将计算域分块生成网格，而后拼接起来。用三次插值函数控制边界的网格点疏密分布，利用新方法将子块光滑拼接，为进一步研究冲压加速器的流场奠定了基础。     

冲压加速器预混推进剂爆轰速度研究

冲压加速器是利用推进剂气体混合物的化学能将弹丸加速到超过２ｋｍ／ｓ初速的新发射技术，根据弹丸的速度和气体混合物的爆轰速度可将它分为三种运动模型。简单了冲压加速器的基本原理，对冲压加速器中常用的甲烷、氧和氮混合和折爆轰速度进行了实验测量，并用爆轰理论对爆轰参数进行了计算。     

冲压加速机理数值研究

建立了求解二维 Euler方程和 Navier-Stokes方程的 TVD有限体积格式 ,对口径为 38mm冲压加速器内弹丸周围的无粘流场和层流流场进行数值研究 ,模拟了冲压加速器内复杂的激波系 ,分析了冲压加速器内激波加热点火机理和弹丸速度的影响 .     

冲压加速器预混燃气密闭爆发器实验研究

以冲压加速器为工程背景，着重研究预混燃气在密闭爆发器中的燃烧规律，以及产生不稳定燃烧的影响因素。实验给出的邓混燃气的装填压力及配比，可直接应用于冲压加速器射击实验，并对冲压加速器射击实验的安全具有实际意义。