旁侧进气凹腔燃烧室三维流场对比分析研究

针对冲压发动机双下侧90°进气的旁侧进气突扩燃烧室,加入凹腔(360°圆周)形成组合火焰稳定器,得到旁侧进气突扩凹腔燃烧室方案Ⅰ;基于方案Ⅰ将360°圆周改为270°圆周的凹腔,得到方案Ⅱ。采用三维两相数值计算方法,针对两种燃烧室方案进行了设计点Ma 4.5,海拔高度26 km条件下的仿真计算,给出了燃烧室性能参数,同时对燃烧室的马赫数、静温、静压和涡结构分布等进行了对比分析。结果表明:凹腔火焰稳定器能够促进气流周向运动,提高燃料驻留时间,有利于气流与燃料掺混;凹腔对燃烧室入口上游流场影响较小,对凹腔段及燃烧室下游流场影响较大;燃烧趋向中心燃烧,近壁面沿径向存在温度梯度,合理利用有利于热防护。

一种新型布局方式的冲压发动机燃烧室

针对冲压发动机,在旁侧进气突扩燃烧室的基础上,结合凹腔火焰稳定器的特点,设计了一种新型布局的旁侧进气突扩凹腔燃烧室。采用三维两相数值计算方法,研究了凹腔位置、后壁倾角和长深比对燃烧室流场和性能的影响;针对所设计的旁侧进气突扩燃烧室和旁侧进气突扩凹腔燃烧室进行了设计点和非设计点的计算,给出了燃烧室性能参数,同时对燃烧室的马赫数、静温、静压、CO_(2)质量分数和涡结构分布等进行了对比分析。研究表明:合理设计的凹腔火焰稳定器能够有效应用于旁侧进气的冲压发动机燃烧室,有利于提高燃烧室的性能,验证了凹腔火焰稳定器与旁侧进气方式的冲压发动机燃烧室结合的可行性。