关于锥形喷管理想膨胀射流中激波的研究

本文采用УсковВН[1] 所创立的微分动力学相容性条件 ,分析了锥形拉伐尔喷管在理想超音速射流情况下 ,射流中悬挂激波产生的问题 ,通过数学推导给出了其解析表达式。

超声速理想膨胀喷流噪声的大涡模拟

为探究亚格子模型和热效应对超声速喷流流场与声场的影响规律,采用LES/FW-H混合算法对超声速理想膨胀喷流开展了数值模拟参数研究。首先,通过对比数值模拟与实验数据详细验证了LES/FW-H混合算法的可靠性,并结合Tam相似谱理论确定了实验与数值模拟中声场出现偏差的原因在于实验中存在宽频激波噪声。之后,讨论了亚格子模型对流场平均量、湍流统计量和噪声特征的影响,数据对比表明动态Smagorinsky模型的模拟结果与隐式亚格子模型的结果一致,且均与已有实验和数值模拟结果相符;而采用常系数Smagorinsky模型将导致流场和声场结果出现明显偏差。最后,通过改变喷流出口总温研究了热效应对超声速理想膨胀喷流流场与声场的影响,研究发现喷流总温升高增大了无量纲的高频流向速度脉动,同时对远场高频噪声具有显著的增强效应。

旋转爆震火箭发动机推进性能分析

针对旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine,RDE)燃烧室简化二维流场,采用流场分区,建立了一种适用于RDE工作特性的性能分析模型,可快速准确地估算RDE的推进性能。模型考虑了燃烧室内气流膨胀过程中的气流角度匹配,可准确描述存在单个爆震波时的基本流场结构特征,包括爆震波倾斜角度、斜激波角度、滑移线角度等,结果与已有文献的研究结果一致性较高。根据模型流场中所取控制体的进出口参数,可得理想膨胀状态下RDE的推进性能,估算结果与已有性能估算模型吻合较好,与已有实验数值偏差为8%。经验证推导,模型亦可用于多波模态。采用该性能分析模型对比研究了不同反应物当量比、进气总压和总温下火箭式RDE的推进性能。研究表明,性能分析模型可准确反映RDE燃烧室的非稳态流场特征,且可快速准确地估算RDE的推进性能,为RDE推进性能的评估提供了简便可靠的方法。

加氢裂化装置超临界火灾泄放工况计算

介绍了超临界流体火灾泄放工况下泄放量及安全阀面积的两种计算方法(理想热膨胀法和严格数值法),比较了这两种方法的理论基础和计算步骤,并以加氢裂化装置反应系统的超临界火灾工况为例,分别使用两种方法进行核算。结果显示使用理想热膨胀法计算泄放温度为559.5℃,泄放量为10 687 kg/h,安全阀面积为130.3 mm^2;使用严格数值法计算泄放量为2 492 kg/h,安全阀面积为31.54 mm^2,工艺介质温度在23.5 min内上升到492℃。严格数值法更符合超临界火灾泄放工况过程的实际情况,具备严格的理论基础,泄放量及安全阀面积计算结果远小于理想热膨胀法,可以有效避免超临界火灾泄放工况下安全阀及相关管线的过度设计,并且可以计算出泄放速率以及泄放温度随时间的变化。建议在工程设计中选用严格数值法进行加氢裂化装置反应部分的超临界流体火灾工况的安全阀设计。