懸臂斜坡噴注器流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與混合特性①

畢東恒，羅世彬，林志勇

(國(guó)防科技大學(xué) 高超聲速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410073)

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懸臂斜坡噴注器流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與混合特性①

畢東恒，羅世彬，林志勇

(國(guó)防科技大學(xué) 高超聲速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410073)

為了探索高馬赫數(shù)下激波誘燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)前體/進(jìn)氣道燃料/空氣混合的精細(xì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和混合增強(qiáng)機(jī)理，采用隱式方法，對(duì)懸臂斜坡噴注器進(jìn)行了三維RANS仿真，得到了噴注器流場(chǎng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明，由于斜坡的作用，流場(chǎng)中產(chǎn)生了激波、膨脹波、流向旋渦等現(xiàn)象。氣流經(jīng)過(guò)斜坡時(shí)產(chǎn)生了斜激波，并在斜坡邊緣處發(fā)生膨脹；斜坡側(cè)壁附近在壓差的作用下產(chǎn)生了流向旋渦，流向渦在向下游發(fā)展過(guò)程中卷吸空氣，從而增強(qiáng)了混合，但斜坡的存在加大了流場(chǎng)的總壓損失。

激波誘燃；懸臂斜坡噴注器；混合；流場(chǎng)

0 引言

激波誘燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)(shock-induced combustion ramjet,shcramjet)是一種新概念高超聲速推進(jìn)方案，作為未來(lái)高超聲速飛行器最理想的動(dòng)力系統(tǒng)之一，能有效彌補(bǔ)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)體一體化設(shè)計(jì)所帶來(lái)的缺點(diǎn)[1-2]。激波誘燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用爆震形式組織燃燒，所需燃燒距離短，但燃料的混合要比較充分。利用發(fā)動(dòng)機(jī)較長(zhǎng)的前體結(jié)構(gòu)，將燃料的噴注位置提前至前體氣流壓縮段，燃料與來(lái)流空氣經(jīng)過(guò)前體較長(zhǎng)距離的混合，可大大縮短燃燒室長(zhǎng)度，能較大幅度地減輕發(fā)動(dòng)機(jī)本身及壁面冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)重量，減少壁面摩擦帶來(lái)的損失，提高推重比[3]；但在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面上，它面臨許多關(guān)鍵技術(shù)亟待突破，包括穩(wěn)定起爆的試驗(yàn)驗(yàn)證、燃料/空氣混合、上游和邊界層的預(yù)著火抑制、預(yù)防邊界層分離，以及發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)性能的評(píng)估等。……