渦輪增壓固體沖壓發動機補燃室燃燒數值模擬研究①

林彬彬，潘宏亮，劉 洋

(西北工業大學燃燒、熱結構與內流場重點實驗室，西安 710072)

渦輪增壓固體沖壓發動機補燃室燃燒數值模擬研究①

林彬彬，潘宏亮，劉 洋

(西北工業大學燃燒、熱結構與內流場重點實驗室，西安 710072)

提出了渦輪增壓固體沖壓發動機補燃室三股氣流燃燒數值模擬的方法。分別采用Standard k-ε、k-ε RNG、k-ω SST湍流模型，結合三維N-S方程、顆粒軌道模型、King硼粒子點火模型、硼粒子燃燒模型建立TSPR發動機補燃室三維兩相流動燃燒模型。首先，利用本文模型進行冷流摻混分析，確定了試驗發動機構型并進行燃燒試驗，三股氣流形成了穩定燃燒;然后，將數值計算得到的補燃室壓強、特征速度、燃燒效率與實驗結果進行對比分析，并進行了計算模型可信性分析;文中綜合湍流模型對TSPR補燃室燃燒情況模擬的影響，得出硼顆粒模型是進一步提高含硼三股氣流模擬精度的主要原因。說明本文采用的模型以及與之相匹配使用的方法適用于TSPR發動機補燃室燃燒情況的分析。采用本文補燃室結構進行試驗，有無硼成分的試驗燃燒效率分別達到82.1%和88.8%，數值模擬結果顯示，還應進一步改進補燃室結構，以降低總壓損失，促進補燃室壁面附近的空氣參與燃燒，并提高硼粒子燃燒效率。

渦輪增壓固體沖壓發動機;補燃室;含硼固體推進劑;數值模擬;兩相流

0 引言

固沖發動機結構簡單，高速狀態下比沖高，受到廣泛關注。但固體沖壓發動機存在兩點不足:(1)不能實現零速起飛，必須在飛行速度達到一定馬赫數后，沖壓發動機才能啟動工作;(2)對飛行速度、高度、飛行姿態等狀態參數的變化敏感，影響發動機性能，飛行包線窄?！?br>