非预混喷注对旋转爆震发动机影响的数值研究

摘要

为了研究真实情况下非预混喷注对旋转爆震发动机工作过程的影响,采用氢氧7组分8步化学反应的基元反应模型,忽略黏性、热传导和扩散等输运效应.对真实情况下燃料(H2)和氧化剂(Air)分开喷注的旋转爆轰发动机进行三维数值模拟,深入分析了非预混条件下的旋转爆震波流场结构,探讨了燃料喷注方式对发动机性能的影响.计算结果表明:本文方法可有效模拟燃料与氧化剂非预混喷注的旋转爆震波流场.在给定的计算条件下,不同喷注方式发动机的爆震波平均传播速度大约为1 640～1 840 m/s;平均推力为90～100 N;基于混合物的比冲为820～900m/s.随着燃料喷注位置的前移,发动机性能明显提高;燃料喷注角度对发动机性能影响较小,随着喷注角度的减小,发动机性能逐渐提高,提高幅度较小;燃料双侧喷注的性能明显优于单侧喷注.旋转爆震发动机的性能与燃料/氧化剂的冷流掺混效果成正比.