燃料预加热对超声速剪切掺混的增强效果

随着高超声速飞行器不断朝着高马赫、宽速域方向发展,推进系统面临低动压的工作条件,对燃烧室内的流动掺混带来巨大挑战。针对碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室,本文研究了碳氢燃料预加热对超声速剪切掺混特性的影响机制,分析了温度与碳氢燃料热裂解对掺混特性的影响规律。研究发现,当碳氢燃料未发生热裂解反应时,燃料预加热会使射流黏性耗散增强从而掺混效率降低,燃料温度从750 K增加到900 K时,燃烧室掺混效率降低约5%、总压损失约增加20%;但燃料热裂解反应对剪切掺混有双重影响,裂解后的碳氢燃料膨胀性能提升,使喷嘴附近的掺混效率提高约18%;由于剪切层内流体湍动能下降,在远离喷嘴的位置掺混效率降低约6%。