应用二次喷射技术强化超-超剪切流的数值模拟研究

【作者】 麻栋； 刘洋； 柴泽新； 付本帅；

【机构】 西北工业大学燃烧、流动和热结构国家级重点实验室； 中国船舶重工集团公司第713研究所；

【摘要】 超-超剪切混合流是一种比较典型的湍流流动类型。在吸气式组合冲压发动机燃烧室中,来流空气与燃料射流之间的流动便是一种超-超剪切混合流动。超声速气流的高速流动使得掺混时间缩短,且动量传递太弱导致两股气流无法及时混合,制约了超-超剪切流的掺混效率,从而严重影响了飞行器的工作性能。通过对超声速来流施加一股横向射流,即二次喷射的方法,能够有效的提高超-超剪切混合流的混合效率。本文通过对具有较高马赫数一侧的来流喷射气体,以此向高马赫数侧气流引入扰动,加速湍流的发展,增强剪切流混合。基于OpenFOAM计算平台,应用大涡模拟的方法对强化混合的超-超剪切流进行数值模拟研究,本文在对流马赫数为0.2的超-超剪切流条件下,通过控制二次射流角度与二次射流流向宽度用以改变射流状态,获取各工况条件下的主要流动特征和剪切层厚度增长规律,并通过流场结构,剪切层厚度增长率以及总压损失等方面进行对比研究,以此达到优化设计的目的。计算结果表明,横向射流宽度与角度均会影响到剪切层的发展。二次射流宽度的增加能够形成更强的弓形激波,造成更大的总压损失,并能抑制剪切层的发展,不利于强化混合;二次射流角度的增加,对于剪切层厚度增长率影响较小,但会造成更大的总压损失,降低发动机的工作性能。更多还原