【摘 要】
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超燃冲压发动机的热防护始终是高超声速飞行器的关键技术之一。作为发动机核心部件的燃烧室,其热环境最为恶劣。对于马赫6的飞行条件,燃烧室内燃气的总温接近3 000K,壁面热流局部高达2～5 MW/m~2。采用机载燃料作为冷却剂,导入燃烧室固壁内的冷却通道,利用对流换热和裂解化学吸热机制吸收热量、降低壁温,是一种公认的有效热防护方法。在冷却结构的设计中,能否获得详细的热载荷分布显得至关重要。由于超声速燃
【机 构】
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中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室
【出 处】
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第七届全国流体力学学术会议论文摘要集
论文部分内容阅读
超燃冲压发动机的热防护始终是高超声速飞行器的关键技术之一。作为发动机核心部件的燃烧室,其热环境最为恶劣。对于马赫6的飞行条件,燃烧室内燃气的总温接近3 000K,壁面热流局部高达2～5 MW/m~2。采用机载燃料作为冷却剂,导入燃烧室固壁内的冷却通道,利用对流换热和裂解化学吸热机制吸收热量、降低壁温,是一种公认的有效热防护方法。在冷却结构的设计中,能否获得详细的热载荷分布显得至关重要。由于超声速燃烧室内气流温度、速度高以及流动与结构的多尺度,采用常规的测温、测热流技术较难获得高分辨率数据,同时光学诊断方法难以获得壁面参数信息。因此,高精度的数值模拟和理论分析方法将提供详细的空间分布数据。这里需要说明的是:超声速燃烧室是一个湍流、波系结构、燃烧反应强耦合的复杂流动过程。对于湍流模拟、激波与边界层干扰、燃烧模拟均提出严格的要求。本文将采SST K-ε湍流模型,结合低耗散的AUSM+迎风格式数值模拟2维、3维超声速燃烧室流动和传热过程。同时,本文采用了C.Westbrook和F.Dryer提出的三步反应模型模拟乙烯的超燃过程。本文首先验证了数值方法的可靠性。在当量比0.65时,计算给出的壁面压力分布与实验数据对比。两者吻合较好,验证了数值方法的可靠性。同时,无燃烧时壁面热流计算结果与Heiser和Prattt,White和Christoph的理论分析结果吻合得较好,最大差异小于10%。本文针对燃烧室入口1 680K,马赫数2.5的条件,研究了2维、3维燃烧室壁面热载荷（恒温壁,Tw=1 000K）分布特性。
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