超燃沖壓發(fā)動機燃燒模態(tài)分類技術(shù)研究.pdf

1、高超音速飛行器是二十一世紀世界航空航天領(lǐng)域發(fā)展的重點，是繼隱身技術(shù)之后軍事領(lǐng)域內(nèi)最重要的進展。高超音速飛行器的動力裝置——超音速燃燒沖壓發(fā)動機的研究已成為當前各軍事強國研究的熱點。而飛行試驗因其費用昂貴只能做最后的驗證手段.隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值計算方法的進步，計算流體力學(xué)CFD在發(fā)動機的燃燒化學(xué)非平衡流場的數(shù)值計算研究方面得到了廣泛的應(yīng)用，并逐漸成為發(fā)動機設(shè)計和流動分析的一種經(jīng)濟、有效的手段。數(shù)值計算可以在相對較短的時間內(nèi)完成氣動

2、參數(shù)的分析研究，提供流場的詳細特征，彌補風(fēng)洞試驗及測量的局限性，為不斷改進發(fā)動機的構(gòu)型設(shè)計提供依據(jù)。
　　首先，建立了流場數(shù)值模擬仿真的平臺。詳細地介紹了燃燒室的數(shù)值模擬方法，采用有限速率化學(xué)動力模型、k-ε湍流模型，數(shù)值模擬了超音速燃燒室流場和燃燒性能。利用該方法對三種典型燃燒室進行了數(shù)值模擬，進行了數(shù)值精確性分析，并與試驗數(shù)據(jù)進行了對比驗證,通過與實驗數(shù)據(jù)進行對比，證明數(shù)值計算中所采用的模型和計算結(jié)果是正確的。對燃燒室進行了數(shù)

3、值模擬，分析了來流馬赫數(shù)變化對燃燒室內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)的影響，為后續(xù)開展對象特性及燃燒模式分類打下基礎(chǔ)。
　　其次，對不同來流條件，各種噴油方式的飛行條件下的燃燒室進行了大量的數(shù)值模擬，用一維方法處理計算數(shù)據(jù)，通過壁面靜壓數(shù)據(jù)得出流場各種參數(shù)和性能：總壓損失系數(shù)以及燃燒效率。對于超燃沖壓發(fā)動機來說，模態(tài)轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。油氣當量比由少增多時，隨著油氣當量比的增加，燃燒由超燃沖壓轉(zhuǎn)換到亞燃沖壓模態(tài)。結(jié)構(gòu)中的火焰穩(wěn)燃器實現(xiàn)了穩(wěn)定火焰的作用。

4、r>　　然后，雙模態(tài)沖壓發(fā)動機滿足飛行器由超聲速到高超聲速的寬廣速度范圍要求。通過熱力調(diào)節(jié)來實現(xiàn)燃燒室多模態(tài)燃燒以適應(yīng)超燃沖壓發(fā)動機在寬馬赫數(shù)下飛行，因此判定模態(tài)的類別顯得尤為重要。本文通過對燃燒室改變不同來流條件以及噴油條件進行了二維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，分析了燃燒室內(nèi)流場的參數(shù)特性，并根據(jù)壁面壓力分布分析了燃燒室多種燃燒模態(tài)。利用支持向量機方法對燃燒室多種不同模態(tài)進行特征選擇及模式分類，得到了不同模態(tài)之間的分類準則。對分類準則的內(nèi)在物理機制