两种燃烧加热风洞参数匹配方案的比较

【作者】 刘坤伟； 朱雨建； 杨基明； 毛雄兵；

【机构】 中国科学技术大学近代力学系； 中国空气动力研究与发展中心；

【摘要】 采用准一维带化学反应数值模拟方法对燃烧加热风洞的两种常见参数匹配方案——静温静压马赫数（TPM）匹配和总焓动压马赫数（h₀QM）匹配——进行了比较分析研究。结果表明,污染气流对燃烧室能量输入量、O₂捕获流量的不同是导致污染效应的主要原因,污染组分的高热容及其离解反应也会对化学反应释热产生一定影响。匹配化学反应释热量将获得较好的燃烧室气动特性模拟。从模拟发动机推力的角度来说,对于氢气燃烧加热气流,固定燃油比则TPM方式更佳,固定燃油量则h₀QM方式更佳;但两种匹配方案均可通过调整燃油量的方式达到与纯空气结果的较好契合。从模拟发动机比冲的角度来说,则h₀QM方式更可靠。若燃烧室出现明显的、局部热壅塞导致的激波结构,在固定燃油比条件下,燃烧室流场结构模拟以h₀QM为优。对于酒精燃料加热气流,匹配TPM和匹配h₀QM所得来流参数的差异很小,因此对这种污染气流上述两种匹配方案的气动效应也相仿,此时CO₂在高温下的离解将占主导因素,试验中更加难以通过调整来流参数来达到发动机性能的准确模拟。更多还原