含铝复合推进剂燃烧与流动数值模拟

为了研究含铝复合推进剂在发动机中的燃烧与流动、铝金属在发动机内的多相燃烧问题,对某含铝复合推进剂发动机内流场进行数值模拟。基于FLUENT软件,根据气相燃烧与非均相燃烧理论,应用EDC燃烧模型以及颗粒表面反应模型,建立了含铝复合推进剂燃料的二维两相湍流燃烧模型,验证了颗粒表面反应模型计算铝燃烧的可行性,模拟了不同颗粒相Al2O3含量下发动机内流场的分布,得出了压力、温度等发动机参数的变化趋势。结果表明,颗粒表面反应模型可较好地模拟发动机内铝燃烧的宏观现象,发动机燃气中颗粒相含量对发动机内流场有显著的影响。随着颗粒相含量的增加发动机燃烧室压力降低,温度升高;发动机两相流损失增加,发动机推力降低。

含铝复合推进剂分布燃烧数值模拟

为研究发动机内含铝复合推进剂以及铝的燃烧,基于FLUENT软件,应用EDC模型和颗粒表面反应模型,建立了固体火箭发动机内流场两相流分布燃烧模型,对AP/HTPB/Al复合推进剂固体火箭发动机内流场进行了数值计算。计算结果表明,与表面燃烧相比,铝的燃烧导致发动机内出现了延长的燃烧区域,铝燃烧贯穿整个发动机燃烧室,形成分布燃烧;延长的燃烧区域导致发动机内流场分布不均匀,燃烧室是非等温的,温度由燃面附近的2600 K增长到3600 K,燃烧室核心区域温度约为3200 K;铝燃烧消耗的同时生成其他产物,也导致燃烧室内燃气组分和密度的分布不均匀;铝的燃烧是一个复杂的物理化学过程,对发动机内流场有着重要影响,颗粒相始终贯穿整个发动机,最终从喷管喷出。

甲醇汽油反应机理及缸内燃烧过程数值研究

基于反应路径法提出了一个包含42种组分和91个基元反应、适用于汽油机工况的甲醇汽油简化反应机理,利用Fluent软件建立了发动机气缸三维模型,将简化反应机理与涡耗散概念模型(EDC)耦合,对发动机燃用不同比例甲醇汽油的燃烧性能、各组分浓度变化及废气生成等展开了较为系统的计算与分析。结果表明:燃料中甲醇含量越多,动力输出也越大,发动机转速为2500r·min-1的外特性工况下,燃用纯甲醇峰值压力比纯汽油高约28.8%;燃料中甲醇含量增多会导致缸内甲醛大量生成,但后期将基本燃烬;燃料中甲醇含量增多,可减少缸内NO的生成及排放,高比例甲醇汽油NO排放量几乎可忽略不计。