當量比對超聲速燃燒室性能影響的數值研究

王宏宇，高 峰，李旭昌，張 涵

(空軍工程大學 防空反導學院，西安 710051)

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當量比對超聲速燃燒室性能影響的數值研究

王宏宇，高 峰，李旭昌，張 涵

(空軍工程大學 防空反導學院，西安 710051)

采用歐拉-拉格朗日法在來流Ma=2的條件下，對帶支板凹腔組合結構的煤油超燃燃燒室的內流場進行數值計算，分析了燃燒室下游支板不同當量比對燃燒室燃燒流場的影響，并對燃燒室的性能做了定量分析。研究表明，隨下游支板燃料當量比增加，燃燒反壓對燃燒室上游影響加重，流動分離區擴大，上游燃料發生亞聲速燃燒狀態，且亞聲速燃燒區域變大。在支板和凹腔共同作用下，凹腔后方形成了亞聲速燃燒區和超聲速燃燒區，當量比增加時超聲速燃燒區減小，亞聲速燃燒區擴大，從而有利于燃料的充分混合和燃燒。隨當量比增加，燃燒室總壓恢復系數和推力增加，燃料消耗率和比沖量減小。

超聲速燃燒室；當量比；支板凹腔組合；總壓恢復系數；燃燒效率；比沖量

0 引言

超燃沖壓發動機可作為高超聲速巡航導彈、高超聲速飛機、跨大氣層飛行器以及可重復使用空間發射器和單級入軌空天飛機的動力裝置[1]。燃燒室是超燃沖壓發動機的核心部分。對于燃燒室的設計，必須要保證燃料在有限的空間和時間的制約下完成混合、點火和燃燒過程，保證供油規律滿足不同的飛行條件，使得燃燒室正常工作，且性能損失小[2-4]。使用液態煤油作為發動機燃料，由于煤油點火延遲時間長、與空氣混合時要經歷霧化、蒸發等過程，加大了其與空氣充分混合、點火及維持穩定燃燒的難度。……