燃?xì)鈪?shù)連續(xù)調(diào)節(jié)技術(shù)研究.pdf

1、本文采用理論分析、數(shù)值仿真和試驗(yàn)研究的方法研究了可調(diào)燃?xì)獍l(fā)生器的關(guān)鍵技術(shù)----流量調(diào)節(jié)技術(shù)、噴注面積調(diào)節(jié)技術(shù)以及連續(xù)變工況燃?xì)馍杉夹g(shù)。研究實(shí)現(xiàn)了燃?xì)鈪?shù)連續(xù)穩(wěn)定調(diào)節(jié)。完成了對(duì)可調(diào)音速噴嘴、可調(diào)文氏管的流量調(diào)節(jié)特性的詳細(xì)研究，得到了可調(diào)節(jié)流件的動(dòng)靜態(tài)流量特性；開展了動(dòng)態(tài)霧化試驗(yàn)、可調(diào)燃?xì)獍l(fā)生器試驗(yàn)，對(duì)流量調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)霧化和燃燒過程形成了一定理解。整個(gè)研究過程對(duì)燃?xì)鈪?shù)調(diào)節(jié)技術(shù)的研究具有一定指導(dǎo)意義。根據(jù)臨界流動(dòng)和氣蝕的原則，分別設(shè)

2、計(jì)了可調(diào)音速噴嘴和可調(diào)文氏管，對(duì)氧氣和煤油流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)線性流量特性的要求，采用二次包絡(luò)線方法設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)流件的塞錐型面。通過數(shù)值仿真初步認(rèn)識(shí)了可調(diào)節(jié)流件內(nèi)部流場(chǎng)的特征，得到了可調(diào)節(jié)流件的流量特性。采用空氣和水作為介質(zhì)分別對(duì)可調(diào)音速噴嘴和可調(diào)文氏管的流量特性進(jìn)行了研究。特別關(guān)注了兩者在流量調(diào)節(jié)過程中流量的線性程度、重復(fù)性和遲滯性，發(fā)現(xiàn)兩者線性程度高，重復(fù)性好，遲滯量小。文章重點(diǎn)對(duì)兩者流量調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究，進(jìn)行了不同流量

3、調(diào)節(jié)速率的試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，可調(diào)音速噴嘴質(zhì)量流量調(diào)節(jié)速率小于3.107kg?s-2，可調(diào)文氏管質(zhì)量流量調(diào)節(jié)速率小于11.95kg?s-2時(shí)，流量調(diào)節(jié)過程可以認(rèn)為是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過程。研究還發(fā)現(xiàn)，兩者的流量系數(shù)受邊界層影響顯著，并且流量系數(shù)與各自喉部水力直徑均符合冪函數(shù)關(guān)系。
　　本文設(shè)計(jì)了氣液同軸的離心式噴嘴，利用水和空氣對(duì)噴嘴的噴霧特性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)噴嘴的流量特性穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，且流量系數(shù)幾乎不受流量調(diào)節(jié)速率的影響。采用高速攝影捕

4、捉了噴霧場(chǎng)在流量調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)過程，主要分析了噴霧錐角和破碎長(zhǎng)度。噴霧錐角和破碎長(zhǎng)度隨流量增大而增大，且隨流量變化的響應(yīng)速度很快。通過Ma lver n測(cè)粒儀測(cè)量了變流量工況下噴霧場(chǎng)粒徑隨流量調(diào)節(jié)的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，噴霧場(chǎng)各處SMD隨流量變化的響應(yīng)很快，在噴霧錐內(nèi)，不同位置處粒徑均隨流量增大而減小，不同位置粒徑隨流量的變化趨勢(shì)基本一致。流量調(diào)節(jié)的整個(gè)過程可以看作是一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程。采用分區(qū)噴注方案和同軸離心式噴嘴，整合可調(diào)音速噴嘴和可

5、調(diào)文氏管組成可調(diào)燃?xì)獍l(fā)生器系統(tǒng)，采用氧氣和煤油作為推進(jìn)劑，進(jìn)行了可調(diào)燃?xì)獍l(fā)生器試驗(yàn)。試驗(yàn)采用兩種方式改變混合比，一是保持氧氣流量不變煤油流量線性減小，二是煤油流量不變氧氣流量線性增加。試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種調(diào)節(jié)方式下可調(diào)燃?xì)獍l(fā)生器均能穩(wěn)定燃燒且響應(yīng)特性好。在極度富燃工況下，部分煤油未在燃燒室內(nèi)完成蒸發(fā)過程，因此煤油調(diào)節(jié)對(duì)燃燒室壓力的影響不如氧氣調(diào)節(jié)的影響大。氧氣流量的調(diào)節(jié)對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器的燃燒室壓力影響顯著。分析認(rèn)為流量調(diào)節(jié)對(duì)燃燒室火焰結(jié)構(gòu)影響