冲压旋转爆震发动机隔离段抗反压特性数值研究

冲压旋转爆震发动机(RRDE)的进气道和燃烧室通常通过隔离段连接,实现抑制旋转爆震燃烧室非定常压力扰动对定常进气道造成的影响,但目前针对RRDE隔离段的研究相对较少。本文利用FLUENT对4种RRDE隔离段构型进行三维数值研究,分析了拟合旋转反压作用下不同构型隔离段的流场结构和总压损失。研究结果表明,在给定反压条件下,前传斜激波会在扩张段内形成激波串,激波串的首道激波波面不完全垂直于隔离段轴线;凹腔隔离段能够对前传斜激波起到削弱作用,扩张段内的激波串位置会发生前移,流场总压损失减小,且随着凹腔深度的增加,相对总压损失系数减小,总压恢复系数增大。本研究结果对了解RRDE隔离段流场结构、指导RRDE隔离段设计具有一定的参考意义。

燃烧室前缘扩张角对旋转爆震冲压发动机的影响

针对圆柱形隔离段-燃烧室构型的旋转爆震冲压发动机,开展了总温为860 K、马赫数为2的来流条件下的直连式试验,探讨了燃烧室前缘扩张角(θ=30°,45°,60°,90°)对爆震波传播特性、工况范围及压力分布的影响。结果表明:当燃烧室前缘扩张角为90°时,燃烧模态均为爆燃燃烧;随着扩张角的减小,燃烧模态将会向锯齿波和混合模态(包含单波阶段)转换。当燃烧室前缘扩张角为30°时,旋转爆震的自持工况范围最宽且燃烧室压力最高;同时,随着燃烧室前缘扩张角减小,实现混合模态的当量比下限降低。此外,分析了燃烧模态对来流的影响,发现:锯齿波/混合模态燃烧室内存在的周期性高频压力扰动会使隔离段内的激波串位置前移;混合模态对超声速来流的影响最为显著。