喷管结构对天然气燃气喷射特性的影响

摘要

掌握燃气的高压脉冲喷射特性是实现天然气发动机燃烧系统优化设计的前提.本文基于纹影法对单孔喷嘴在多种气源压力和不同喷管结构条件下的高压燃气射流特性进行了研究.天然气发动机高压燃气脉冲喷射会在喷孔出口处形成不充分膨胀射流,射流的进一步膨胀和加速会在喷孔出口附近产生激波,从而对下游燃气的宏观结构及混合特性产生影响.同时,根据激波的结构特征也可以获得对于研究燃气喷射过程喷孔处的压力变化信息.因此,本文基于纹影法对不同气源压力条件下射流诱导激波的特征参数随时间的变化规律进行研究.结果表明,高压脉冲燃气喷射过程存在明显的状态变化,且实际喷射持续期明显大于控制脉宽.同时,通过改变喷管的内径与长度,实验结果表明喷管内径对喷孔处的压力升高速率有明显影响,更小的喷孔内径有助于提高喷孔处的压力建立并降低喷射持续期.增加喷管长度对喷孔处的压力升高速率影响较小,其最直接的影响在于提高了燃气的喷射持续期.