帶擴張段構型超聲速氣流中橫向射流數值模擬

王家森，趙家豐，林?偉，任永杰，聶萬勝，仝毅恒

帶擴張段構型超聲速氣流中橫向射流數值模擬

王家森，趙家豐，林?偉，任永杰，聶萬勝，仝毅恒

(航天工程大學宇航科學與技術系，北京 100048)

針對帶擴張段構型的發動機燃燒室，采用歐拉-拉格朗日仿真方法研究噴注方式、噴孔參數及隔離段燃燒室構型的改變對于射流霧化效果的影響，用以更好地指導發動機設計. 結果表明，在保證發動機總體流量不變的條件下，噴孔孔徑減小或者噴孔總數量減少使得液氣動量通量比增大，有利于同時增大單孔射流穿透深度以及液滴展向寬度. 貧燃工況下如當量比為0.7條件下，射流流量減小，混合效果可能變差.而在發動機結構設計方面，隔離段到燃燒室的過渡設計不宜采用大轉角，15°轉角是相對較為理想的設計方案. 采用小角度突擴構型設計比漸擴構型更容易找到相對好的點火位置.

超聲速；噴注霧化；數值模擬；帶擴張段

噴注霧化是兩相高超聲速推進的基礎，液體橫向射流應用場合多、使用面廣，射流霧化效果決定發動機燃燒穩定性和效率，對于飛行器影響重大[1-3]．超聲速燃燒室中氣液相的噴射、摻混等密切影響著燃燒性能的優劣，超聲速燃燒室燃料噴射較常用的方式是燃料以橫向噴入超聲速氣流．而目前的研究無論對于超燃還是亞燃發動機，多針對等直流道構型，鮮有針對帶擴張構型的霧化研究[4-8]．而對于目前一些超聲速推進方式如沖……