湍流-化学双时间尺度PDF湍流燃烧模型及其检验

高精度航空发动机燃烧室数值模拟需要准确描述湍流和详细化学反应机理之间的强烈非线性相互作用,采用概率密度函数湍流燃烧模型(PDF)的大涡模拟方法(LES)可望达到此目的,现有PDF小尺度混合模型需要考虑化学反应的影响.本文在前人研究基础上,对小尺度混合模型中的混合时间尺度进行了修正,提出3种含湍流-化学反应双时间尺度的PDF模型,在基于LES-PDF方法的Aero Engine Combustor Simulation Code(AECSC)程序基础上,对Sandia实验室的甲烷射流火焰Flame D和Flame E进行了数值模拟,其瞬态结果显示,几种模型都能预测射流火焰的瞬时流动状态.将计算得到的标量平均值统计结果与实验数据进行对比,结果表明,采用算术平均修正的PDF模型计算结果与实验数据最接近.湍流-化学反应双时间尺度PDF模型需要进一步检验.

航空发动机燃烧室湍流两相燃烧模型发展现状

随着计算机、计算机辅助制造等技术的发展,数值模拟逐渐成为航空发动机设计手段之一。航空发动机燃烧室内是复杂的两相湍流燃烧过程,为了准确模拟这一过程,高精度两相湍流燃烧模型组成为航空发动机燃烧室设计师必要的工具。本文从两相湍流数值模拟角度出发,对概率密度函数输运方程模型、火焰面模型和二阶矩模型这3种常用的燃烧模型的发展现状进行简要综述。

美国国防部2024财年预算分析

2024年3月13日,美国国防部正式公布2024财年国防预算申请细节。美国2024财年的国防预算申请总额为8863亿美元,较2023财年获批额度增加3.2%,较2022财年实际执行额度增加13.4%。其中,美国国防部预算为8420亿美元,能源部和其他国防机构预算为397亿美元。

F135发动机的经济性分析

F135发动机项目因F-35的需求而启动。为提高成本效益,未来美国空军或将对F135发动机采用“发动机增强包”计划或“自适应发动机技术”计划策略以应对市场带来的变化。

涡轮喷气式发动机整机环境下折流燃烧室性能试验

采用整机试验的方法,对某型涡轮喷气式发动机从低转速到高转速状态下的燃烧室出口温度进行了测量.结果表明:该折流燃烧室在发动机低转速下性能较差,但各项性能参数随着发动机转速的增加而上升.在发动机设计点状态下,该折流燃烧室各项指标基本符合设计要求,其出口温度分布系数小于0.31,燃烧效率可达98.1%.

基于PDF-LES模型的凹腔支板火焰稳定器模拟

航空发动机加力燃烧室有进口气体温度高、速度高、湍流度大的特点,是极为典型的湍流与燃烧相互耦合的工况。大涡模拟(LES)兼具高精度与合理计算量两个特点,概率密度函数模型(PDF)适用于湍流与复杂化学反应相互耦合的问题。本文在基于PDF-LES的Aero Engine Combustor Simulation Code(AECSC)程序基础上,对凹腔支板火焰稳定器进行数值模拟。使用气相版本对有无凹腔支板结构分别进行三个速度入口条件下的甲烷湍流燃烧模拟,并用两相版本对带凹腔支板结构进行设计工况下煤油喷雾的模拟。结果表明:凹腔结构的火焰稳定性要优于无凹腔结构;凹腔支板结构对于液相燃料的控制能力较气相更强。

数值仿真技术在航空动力研制中的地位和作用

针对先进航空发动机的技术发展需求,提出了航空发动机数值仿真技术的定义和内涵。从专业、学科、空间、时间、工具等方面给出了航空发动机数值仿真技术的五个维度,从促进航空发动机研制模式转变等方面分析了其战略地位和作用。通过国外典型研究计划和实例分析了国内外发展现状,指出了我国在该技术领域的主要差距。提出要充分认识数值仿真技术在航空发动机研制中的重要地位和作用,尽快建设和发展属于我国自己的航空发动机数值仿真系统,建设面向全行业的“航空发动机数据库”。

改进型一体化加力燃烧室方案的数值模拟

针对传统加力燃烧室质量过大与非加力状态下流动损失巨大的问题展开了设计研究,提出了一种改进型一体化加力燃烧室方案,取消了常规的钝体稳定器,采用了内突扩中心锥的火焰稳定结构.采用了数值模拟的方法研究方案的性能.结果表明:该方案对入口参数不敏感;在所有研究的工况条件下,3种方案总压恢复系数均高于0.96,加力燃烧室的效率接近0.90;采用波瓣混合器的方案具有最佳的总体性能.

美国B-21轰炸机的经济性分析

美国国会研究服务部于2021年9月22日发布了《空军B-21“空袭者”远程打击轰炸机》报告,指出B-21轰炸机的单机最高限价为6.39亿美元,远低于B-2轰炸机的采购单价。同时,美国国防部已明确将B-21的采购单价作为关键性能参数进行管理,并强力推行限价设计。

美军F-35战斗机项目进度及经济性最新情况

2022年4月和5月,美国政府问责局(GAO)和国会研究服务部(CRS)分别发布F-35项目综合评估报告。两份报告指出,截至2022年春季,F-35项目尚未进入大批量生产阶段,项目采办总成本上涨至3978亿美元(2019年币值,以下皆同),但最新批次的F-35A战斗机采购单价已降至8000万美元以下。