超燃冲压发动机进气道内激波/边界层干扰研究

外界存在多种因素引起隔离段反压增加,将直接影响到进气道内波系的结构和强度,进而影响到因激波诱导而分离的边界层情况．在设计状态下,建立二维的进气道模型,运用RSM湍流模型,对单个超燃冲压发动机进气道隔离段内复杂流场进行数值模拟．得到对应不同反压时,超燃冲压发动机进气道的激波与边界层相互作用情况．研究发现,反压为0时,隔离段内分离区较大,出口马赫数较低,尾部波系较弱,为燃烧室稳定燃烧提供有利条件．随着反压的增加,即使总压恢复系数有所增加,但隔离段尾部的气流稳定性降低．因此,要合理调节隔离段反压大小,以便更好地协调总压损失和尾部气流稳定性的矛盾,对于进气道工作最优化的控制起到一定的参考作用．     

超燃冲压发动机前体/进气道和隔离段气动设计

采用等激波角设计方法并考虑温度、激波与附面层干扰等的影响，对超音速燃烧冲压发动机的二维混压式高超音速前体／进气道和隔离段的设计进行了探索，给出了前体／进气道和隔离段的几何结构和尺寸。运用二维CFD数值计算手段，对所设计进气道结构进行了修正，并计算了设计状态和非设计状态性能和流场。研究表明，文中所设计的进气道结构简单、附加阻力较小、总压恢复系数较高，所给出的设计方法对于前体／进气道和隔离段的初步设计具有较好的适用性。     

咽式进气道/等直隔离段的反压特性

对带等直隔离段的咽式进气道进行Ma 5飞行条件下流场的数值模拟,对比起动状态反压对内部复杂的流场结构及性能参数的影响,分析高反压引起的进气道不起动现象与机理.研究表明,起动状态下隔离段中激波串主要在俯仰方向上发展且不对称性明显,激波串出现初期进气道/隔离段的性能参数变化最快,超声速主流受到附面层挤压偏向隔离段底部和中心轴线的偏航两侧.高反压引起咽式进气道不起动后,分离结构被限制在俯仰压缩段,流量损失主要发生在侧向唇口,偏航压缩段内均为亚声速、高温高压气流.由于高内收缩比和几何构型影响,仅采用降低反压的方式难以实现再起动.     

船用燃气轮机燃烧室三维冷态湍流数值模拟

对某种船用工业燃气轮机燃烧室中的三维冷态流场进行了数值模拟，此燃烧室具有突台结构，并且燃烧室的入口切向速度分布沿着半径方向是线性的，在计算中采用了改进的κ-ε双方程湍流模型，数值模拟的结果和实验数据进行了比较，结果符合较好，另外，分析了燃烧室内的旋流，回流等流动特性，对于燃烧室的设计与优化工作起到了辅助作用，对燃烧室三维冷态流场数值模拟的成功计算对于今后对燃烧室热态问题进行数值模拟打下了基础。     

整体式液体冲压发动机级间分离仿真研究

应用数值方法对整体式液体冲压发动机进气道整流罩打开及助推器分离过程进行了研究.动网格采用结构网格中的Chimera重叠网格技术,空间离散格式采用Roe格式,控制方程采用雷诺平均N-S方程,湍流模型为标准k-ε模型.计算结果发现,进气道整流罩打开后高速气流开始充填发动机内通道,发动机头部脱体激波迅速向唇口方向移动,进气道头部斜激波系建立,气流以当地声速向发动机出口方向移动.高压气流到达助推器头部时助推器开始分离,整个分离过程燃烧室压力呈大幅振荡,分离时间为0.0722 s.由于分离时间很短,冲压发动机可以在助推器推出后再点火起动.     

反旋向多漩流器阵列燃烧室流场的数值研究

采用雷诺应力模型(RSTM)对于反旋向多漩流器阵列贫油直喷(LDI)燃烧室的非反应冷态流场进行了数值模拟.研究中采用了一种3×3的漩流器阵列结构,相邻漩流器的旋向交替变化.计算结果表明,所研究的燃烧室流场结构十分复杂.由于相邻漩流器之间对于漩流的强化作用,因而各回流区维持了较长的长度.流场中存在的多个回流区及强湍流表明该燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能.通过将雷诺应力模型的模拟结果与LDV实验数据进行比较发现,计算结果与实验值符合良好,说明雷诺应力模型较好地求解了回流区和高速度梯度问题.     

双模压缩叠加相干态的非经典性质

本文描述辐射场的一类新的非经典态,称之为双模压缩叠加相干态,其定义式为：｜ψ〉＝CS（ξ）（｜α1,α2〉＋eiφ｜α1＊,α2＊〉）. 通过它的归一化常数的计算,讨论其非经典性质,即压缩效应、亚泊松分布、光子反聚束效应以及两模间二阶相关函数.数值计算结果表明,双模压缩叠加相干态具有更为显著的非经典性质,只要我们适当地选择参数α1,α2,ψ,θ和ξ,双模压缩叠加相干态就可以约化成双模压缩叠加真空态和双模叠加相干态,因此双模压缩叠加相干态是更广泛的一类非经典光场态.     

三级旋流器的设计及其流场模拟

利用UG软件建立三级旋流器模型燃烧室的几何模型,采用四面体非结构网格划分方法,生成网格计算模型,应用Realizable k-ε湍流模型对该模型燃烧室的冷态流场进行数值模拟。研究结果表明:与旋流器其它参数相比,各级旋流器之间的流量分配对三级旋流器的流场特性(如回流区范围和中心速度分布)有较大的影响。深化了对三级旋流器各种设计参数的认识,有助于实现三级旋流器的进一步优化设计。     

双模压缩叠加相干态的非经典性质

本文描述辐射场的一类新的非经典态,称之为双模压缩叠加相干态,其定义式为:|φ〉=CS(ξ)(|1α,2α〉+eiφ|1α*,α2*〉).通过它的归一化常数的计算,讨论其非经典性质,即压缩效应、亚泊松分布、光子反聚束效应以及两模间二阶相关函数。数值计算结果表明,双模压缩叠加相干态具有更为显著的非经典性质,只要我们适当地选择参数1α,2α,φ,θ和ξ,双模压缩叠加相干态就可以约化成双模压缩叠加真空态和双模叠加相干态,因此双模压缩叠加相干态是更广泛的一类非经典光场态。     

雾化煤油燃烧数值模拟

本文自主设计了一个旨在产生高温高压气流的燃烧室,通过数值模拟的方法来验证该燃烧室的各项参数是否满足性能要求.对设计的燃烧室几何模型进行了三维结构网格划分,使用Realizable双方程湍流模型、涡团破碎燃烧模型及颗粒轨道模型,采用SIMPLEC算法对燃烧室内燃烧流场进行数值模拟,给出模拟结果对其进行分析.     

F级燃气轮机环形燃烧室设计方法的研究

采用总压恢复系数方法并结合数值模拟验证,进行了F级重型燃气轮机环形燃烧室的设计计算。根据燃烧室设计参数完成了环形燃烧室的总体设计方案,以及旋流器和火焰筒等部件的设计方案。采用数值模拟对设计完成的燃烧室进行性能分析,得出最优的值班燃料入口和预混燃料入口的旋流速度设定。在最优的入口旋流设定下,环形燃烧室内部流场能够形成两个旋转方向相反的回流区,保证了燃烧的稳定。此时燃烧室内的温度场、速度场和气体组成分布均能满足燃烧室的设计要求。     

涡流室柴油机燃烧室压力预测的复合模型

在涡流室柴油机中，需要获取涡流室涡流燃烧室的气压体压力，运用本文所建立的复合模型，呵根据测取的一个燃烧室的压力来预测另一个燃烧室的压力。     

Numerical investigations on effects of bluff body in flat plate micro thermo photovoltaic combustor with sudden expansion

In order to reveal combustion characteristics of H_2/air mixture in a micro-combustor with and without bluff body, the effects of inlet velocities, equivalence ratios and bluff body's blockage ratios on the temperature field, pressure of the combustor wall, combustion efficiency and blow-off limit were investigated. The numerical results indicate that the sudden expansion plate micro combustor with bluff body could enhance the turbulent disturbance of the mixed gas in the combustion chamber and the combustion condition is improved. Moreover, a low-speed and high temperature recirculation region was formed between the sudden expansion step and the bluff body so that the high and uniform wall temperature(1000 K) could be gotten. As a result, it could strengthen the mixing process, prolong the residence time of gas, control the flame position effectively and widen the operation range by the synergistic effect of the bluff body and steps. When the blockage ratio ranged from 0.3 to 0.6, it could be found that the bluff body could play a stabilizing effect and expand combustion blow burning limit, and combustion efficiency firstly was increased with the inlet velocity and equivalence ratio, and then was decreased.     

液雾燃烧的热声不稳定动态特性

为了探究液雾燃烧不稳定的动态特性,在实验室尺度的3 kW液雾燃烧器上,通过测量不同当量比下燃烧室的声压和火焰热释放速率变化情况,并且使用非线性时间序列分析方法,如相空间重构和递归分析,研究热声振荡信号的特点. 当液雾燃烧器的风量从4.0 L/min逐渐增加到9.5 L/min后,燃烧室中热声振荡的动态特性不同. 当风量为4.0~5.5 L/min时,燃烧室的声压幅值为20~30 Pa;当风量为6.0 L/min时,燃烧室的声压幅值突然增大到100 Pa. 发生热声不稳定的液雾火焰将会呈湍流燃烧噪声、极限环、半稳态等非线性状态. 与此同时,风量的增加（当量比的减少）会触发液雾燃烧热声不稳定,燃烧室的湍流燃烧噪声会突变成极限环振荡.     

微型燃气涡轮发动机喷嘴雾化性能研究

为了更好地了解柴油机喷孔内燃油空化流动特性,基于空化数和几何结构相似原理,采用比例放大试验装置,并结合CFD三维仿真,研究了喷孔出口截面处空化过程及空化过程对出口截面燃油流动速度、密度分布及湍动能的影响.分析了在保持入口压力不变的工况下,出口截面空化流动随背压改变的变化规律.研究表明：当入口压力不变,随背压降低,喷孔入口截面空化区先增大后稳定,喷孔出口截面空化区及燃油密度随背压的降低而减小;喷孔出口截面的湍动能随背压降低而不断增大,其中空化饱和阶段湍动能增加率小于无空化及空化发展阶段;喷孔出口截面与入口截面的液相平均流速在无空化阶段相差不大,而在空化发展阶段及空化阻塞阶段,两者相对速度不断增大.

     

燃烧室形状对天然气发动机缸内流动和燃烧过程的影响

结合4102低排放天然气发动机的开发,应用FIRE软件对4102发动机原燃烧室和2种新的燃烧室设计方案(楔形和弧形燃烧室)进行了建模和仿真计算,对比分析了燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程的影响。结果表明,弧形燃烧室效果最好,与原燃烧室相比,在点火时火花塞附近气流速度低,初期火焰核心稳定,火焰传播速度快,燃烧持续期短,缸内最高压力比原始燃烧室提高12.7%,有利于提高天然气发动机性能。     

电气设备环境试验室湿度场的数值模拟及优化

电气设备往往需要进行多工况的性能实验,这就需要环境室提供相应的温、湿度、压力等参数变化的实验条件,环境室内流场、温度场、湿度场的均匀性往往会影响实验效果.利用CFD技术对某一电气设备实验用环境室内部流场、温度场、湿度场进行了数值计算和模拟.主要讨论了送风温度、喷入液滴粒径对环境室内湿度场的影响.计算结果表明:送风温度越低、喷入液滴粒径越小,湿度场的均匀性越好;送风速度越大,湿度场则能更快达到稳态.最终给出了在所述计算条件下的送风速度和液滴喷入粒径的优化建议,为环境实验室内的气流组织布置和参数设计提供了一定的理论基础.