乙烯超燃燃燒室支板/凹腔結構組合的數值研究①

郭金鑫，劉金林，朱衛兵，劉建文，冮 強

(1.中國航天科工集團公司三十一所高超聲速沖壓發動機技術重點實驗室，北京 100074;2.哈爾濱工程大學航天與建筑工程學院，哈爾濱 150001)

0 引言

超燃沖壓發動機作為未來高超聲速推進較為理想的動力裝置，目前受到各航空航天大國的高度重視［1－3］。超聲速入口氣流流動速度快，燃料在燃燒室停留時間極短。因此，超燃燃燒室中燃料的有效摻混、點火及穩定燃燒問題成為燃燒室研究的難點。凹腔作為超聲速燃燒中簡單有效的穩焰結構，已被越來越多的研究人員所重視。交錯尾部支板結構能產生流向渦和展向渦，可有效增強燃料與空氣的混合［4－6］。

凹腔和支板在超燃燃燒室的流動中都有著舉足輕重的作用，對于同時存在支板和凹腔的超燃燃燒室流場中，涉及復雜的激波/膨脹波相互作用、激波點火作用、化學反應剪切層、大尺度分離流和旋渦流動、超聲速氣流的壓力傳播和燃燒的火焰傳播之間的相互作用等多種相互耦合的復雜現象，蘊含其中的許多問題還未被人們所認知。

目前，國外文獻中尚未見到對支板/凹腔結構組合方式和位置的研究。國內中科院力學所張新宇等［7］對采用交錯支板和壁面并聯凹腔的一體化結構進行了實驗研究，實現了氫氣、煤油及氫氣－煤油雙燃料的點火與穩定燃燒。陳立紅等［8］采用支板/多凹腔組合模型進行了實驗，研究燃料在不同位置噴入時，燃燒室幾何結構/氣動性能/燃料混合及燃燒特性的相互耦合，以及對發動機推力性能影響。……