等离子点火器三维燃烧流场的有限速率化学反应数值模拟 被引量：2

1

作者 穆勇 郑洪涛 +2 位作者 谭智勇 李智明 周春良 《汽轮机技术》 北大核心 2004年第6期431-433,436,共4页

针对等离子点火器内三维湍流燃烧流场,采取有限速率化学反应模型,模拟其物理化学过程。湍流流动采用RNGk-ε模型,燃烧模型采用EDC涡耗散概念模型来估算化学反应速度,热电弧用等效加热区代替。数值模拟结果得出了在富燃料情况的流场特性... 针对等离子点火器内三维湍流燃烧流场,采取有限速率化学反应模型,模拟其物理化学过程。湍流流动采用RNGk-ε模型,燃烧模型采用EDC涡耗散概念模型来估算化学反应速度,热电弧用等效加热区代替。数值模拟结果得出了在富燃料情况的流场特性参数和产物分布。通过对数值模拟结果的分析,实现了EDC模型对活性物质的预测,并为等离子点火器燃烧流场的进一步研究提供了一种新思路。 展开更多

关键词 等离子点火 湍流 有限速率化学反应 数值模拟

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氧碘化学激光器组分超音速混合反应数值模拟 被引量：5

2

作者 张黎 叶正寅 王刚 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期20-24,29,共6页

采用数值方法求解二维可压缩非定常N-S方程及组分连续方程,计算氧碘化学激光器中的组分超音速混合反应流场。空间离散格式为AUSM+-up格式,用四步龙格-库塔方法作显式时间推进,湍流粘性系数使用k-ε两方程湍流模型进行求解。假设混合气... 采用数值方法求解二维可压缩非定常N-S方程及组分连续方程,计算氧碘化学激光器中的组分超音速混合反应流场。空间离散格式为AUSM+-up格式,用四步龙格-库塔方法作显式时间推进,湍流粘性系数使用k-ε两方程湍流模型进行求解。假设混合气体为热力学完全而热值非完全气体,化学反应模型采用有限速率反应模型。使用一种松弛迭代的方法来处理化学源项的刚性问题。给出了出口处碘分子的质量分数分布,数值模拟结果与文献结果符合良好。 展开更多

关键词 氧碘化学激光器 有限速率反应模型 AUSM+-up格式 k-ε两方程湍流模型

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超声速弹丸诱导爆轰波的无网格数值模拟 被引量：3

3

作者 吴伟 许厚谦 +2 位作者 王亮 薛锐 蔡峰峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期664-670,共7页

为研究锥角对超声速弹丸诱导爆轰波形态的影响,发展了耦合有限速率化学反应模型的最小二乘显式无网格算法,其流体动力学采用含化学反应源项的多组分Euler方程建模,对流项和时间项分别采用多组分HLLC（Harten-Lax-van Leer-Contact）格... 为研究锥角对超声速弹丸诱导爆轰波形态的影响,发展了耦合有限速率化学反应模型的最小二乘显式无网格算法,其流体动力学采用含化学反应源项的多组分Euler方程建模,对流项和时间项分别采用多组分HLLC（Harten-Lax-van Leer-Contact）格式和四阶Runge-Kutta法计算。对尖劈诱导斜爆轰以及激波诱导燃烧流场进行了模拟,验证了算法的有效性。最后对等当量比甲烷/空气预混气体中,不同锥角弹丸诱导爆轰波流场进行了模拟,云图同实验阴影照片吻合较好,结果表明当锥角处于70°~100°时,易形成驻定斜爆轰波;锥角较小不利于可燃混合气体的点燃,仅能形成驻定斜激波;过大的锥角将导致爆轰波的脱体。 展开更多

关键词 无网格方 HLLC格式 有限速率反应模型 爆轰波

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火焰面模型在超燃冲压发动机数值模拟中的应用 被引量：12

4

作者 邢建文 乐嘉陵 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期40-45,共6页

采用k-ω两方程湍流模型,火焰面模型和质量加权平均的Navier-Stokes方程组解耦求解的方法,模拟了DLR氢燃料直连式超燃冲压发动机湍流燃烧流场,并与化学反应源项直接采用Arrhenius公式模拟及实验得到的结果进行对比,可以发现湍流脉动对... 采用k-ω两方程湍流模型,火焰面模型和质量加权平均的Navier-Stokes方程组解耦求解的方法,模拟了DLR氢燃料直连式超燃冲压发动机湍流燃烧流场,并与化学反应源项直接采用Arrhenius公式模拟及实验得到的结果进行对比,可以发现湍流脉动对化学反应的影响不能忽略。 展开更多

关键词 火焰面模型 湍流燃烧 超燃冲压发动机 两方程湍流模型 有限速率反应

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固体发动机燃气射流对发射平台冲击效应研究 被引量：20

5

作者 马艳丽 姜毅 +1 位作者 郝继光 赵刚练 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期373-376,395,共5页

为研究燃气射流对发射平台的热冲击和动力冲击效应,采用有限速率化学反应模型和H2/CO反应体系模拟了燃气射流中的复燃现象,得到了射流流场结构及发射平台上的温度和压力分布情况,计算结果与试验数据吻合较好。研究表明,在射流近场内考... 为研究燃气射流对发射平台的热冲击和动力冲击效应,采用有限速率化学反应模型和H2/CO反应体系模拟了燃气射流中的复燃现象,得到了射流流场结构及发射平台上的温度和压力分布情况,计算结果与试验数据吻合较好。研究表明,在射流近场内考虑复燃效应时,计算结果更为准确。发射平台中心处为高温区,应采用抗高温耐烧蚀的材料。发射平台距发动机喷口为1.4、1.7、2 m时,平台上压力分布变化不大;发射平台离发动机喷口越远,平台上的温度变化越小。 展开更多

关键词 固体发动机 燃气射流 有限速率化学反应模型 冲击效应

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微型发动机的燃烧模型和数值模拟 被引量：12

6

作者 李德桃 潘剑锋 +2 位作者 邓军 杨文明 薛宏 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 2003年第2期183-185,共3页

提出了微型发动机燃烧过程的数学模型,并对采用氢气为燃料的微型涡轮机中环形燃烧室内的燃烧,建立了阿累尼乌斯有限反应速率模型,在考虑对流和辐射传热损失的条件下,采用CFD软件包FLUENT进行了数值模拟.根据所得到的模拟结果分析了影响... 提出了微型发动机燃烧过程的数学模型,并对采用氢气为燃料的微型涡轮机中环形燃烧室内的燃烧,建立了阿累尼乌斯有限反应速率模型,在考虑对流和辐射传热损失的条件下,采用CFD软件包FLUENT进行了数值模拟.根据所得到的模拟结果分析了影响燃烧的主要因素:结构、燃料、质量流率、H2与空气比和壁面材料,提出了克服尺寸减小对燃烧带来的困难的途径. 展开更多

关键词 微型发动机 燃烧室 数值模拟 氢气 微型涡轮机 燃烧室 阿累尼乌斯有限反应速率模型

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复燃对液体火箭返回阶段底部热环境的影响 被引量：3

7

作者 李志鹏 包轶颖 +1 位作者 孙培杰 王平阳 《上海航天（中英文）》 CSCD 2020年第1期101-106,共6页

为了研究垂直起降液体火箭在返回阶段发动机反向喷流及复燃对箭体着陆支腿和底部热环境的影响,建立了尾焰复燃、流场及光谱辐射计算模型。在国内率先对垂直起降液体火箭在返回阶段的箭体底部热环境进行了数值计算,流场计算采用商业软件... 为了研究垂直起降液体火箭在返回阶段发动机反向喷流及复燃对箭体着陆支腿和底部热环境的影响,建立了尾焰复燃、流场及光谱辐射计算模型。在国内率先对垂直起降液体火箭在返回阶段的箭体底部热环境进行了数值计算,流场计算采用商业软件,复燃反应使用有限速率化学反应模型;采用HITRAN数据库获得喷流气体组分的光谱吸收系数、正反光线踪迹法求解辐射传递方程。利用文献实验结果,对计算进行了验证并考察了复燃对底部热环境的影响。结果表明:复燃反应对包括箭体底面、侧壁面及着陆支腿的对流和辐射热流密度均会明显升高,最高可达80%以上。因此,研究成果适用于液体火箭返回阶段底部精细化热设计,且在设计过程中有必要考虑复燃的影响。 展开更多

关键词 液体火箭 返回 返流 复燃 有限速率化学反应

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底排装置底部压力和回流区特性研究 被引量：5

8

作者 罗盟 武晓松 +2 位作者 封锋 谢爱元 曹琪 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期347-352,共6页

采用标准k-ω湍流模型和有限速率化学反应燃烧模型对二维轴对称雷诺平均N-S方程进行了数值计算,分析了超声速自由来流下冷流和H2-O210组分28步基元燃烧反应的底部排气近尾迹区流场特性,得到了不同排气参数下底部压力和回流区特性,与实... 采用标准k-ω湍流模型和有限速率化学反应燃烧模型对二维轴对称雷诺平均N-S方程进行了数值计算,分析了超声速自由来流下冷流和H2-O210组分28步基元燃烧反应的底部排气近尾迹区流场特性,得到了不同排气参数下底部压力和回流区特性,与实验值相吻合。计算结果表明,在较小排气参数下添能比加质更有利于底压提高;随着排气总温的增加,最佳排气参数逐渐减小,回流区逐渐减小;回流区前滞止点位置随着排气参数、排气总温等因素变化而变化,而后滞止点位置几乎不变,但燃烧对回流区前后滞止点均产生了影响。 展开更多

关键词 底部排气 有限速率化学反应 数值计算 燃烧

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超燃冲压发动机燃烧室的准一维计算与分析 被引量：4

9

作者 尤厚丰 张兵 李德宝 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期623-631,共9页

在考虑有限速率化学反应的准一维Euler方程基础上,通过增加截面面积变化、壁面摩擦和添质的源项,发展了适用于超燃燃烧室性能分析的准一维计算方法。依次以中国空气动力研究与发展中心(CARDC)和日本国家航空与航天实验室(NAL)的氢燃料... 在考虑有限速率化学反应的准一维Euler方程基础上,通过增加截面面积变化、壁面摩擦和添质的源项,发展了适用于超燃燃烧室性能分析的准一维计算方法。依次以中国空气动力研究与发展中心(CARDC)和日本国家航空与航天实验室(NAL)的氢燃料燃烧室模型作为验证算例,分别采用传统的一步反应模型和发展的有限速率反应模型,模拟了燃烧室流场,并基于NAL燃烧室,计算分析了不同当量比和进口压强对燃烧室流动特性的影响。结果表明:两种方法都能得到与实验数据吻合良好的结果;和一步反应模型相比,有限速率反应模型不仅可以更细致地捕捉流场细节,而且能够初步分析化学非平衡效应的影响;对于NAL燃烧室,当量比≥0.6时,压强随当量比的升高而增大,当达到1.0时,反压已推进隔离段,且推进速度随当量比增大而增加;进口压强不大于110.444kPa时,反压随进口压强增大而升高,且当反压不小于82.833kPa时,反压被隔离在等直段燃烧室入口处;过小的当量比和过大的进口压强均会导致燃烧室出口马赫数严重下降,甚至出现亚声速出流状态。 展开更多

关键词 准一维Euler方程 有限速率化学反应 一步反应 超燃冲压发动机 燃烧室

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液体火箭发动机尾焰复燃对红外辐射特性的影响 被引量：8

10

作者 任泓帆 朱定强 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1227-1233,共7页

为深入研究液体火箭发动机尾焰复燃对红外辐射特性的影响,建立了一个适用于液体火箭尾焰复燃流场和红外辐射特性的计算模型。利用FLUENT软件计算液体火箭尾焰复燃流场,其中复燃反应采用有限速率化学反应模型;采用HITEMP数据库利用逐线... 为深入研究液体火箭发动机尾焰复燃对红外辐射特性的影响,建立了一个适用于液体火箭尾焰复燃流场和红外辐射特性的计算模型。利用FLUENT软件计算液体火箭尾焰复燃流场,其中复燃反应采用有限速率化学反应模型;采用HITEMP数据库利用逐线积分法(LBL)计算尾焰气体的辐射气体参量;采用反向蒙特卡洛法(BMC)求解辐射传输方程,得到尾焰复燃流场的红外辐射特性。结果表明,复燃反应可大幅度改变尾焰流场特性,进而改变尾焰红外辐射特性。相比于冻结流,反应流流场温度和主要辐射气体含量最大增幅分别可达15.4%及47.5%,主要辐射波段内辐射强度最大增幅可达31.5%。随发动机飞行高度增加,复燃反应所引起的红外辐射强度增量随之降低。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 尾焰 复燃反应 有限速率化学反应 红外辐射特性

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吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化内外流非定常耦合方法 被引量：1

11

作者 何良俊 张兵 +1 位作者 尤厚丰 王云海 《气体物理》 2020年第6期52-59,共8页

基于吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化的气动布局设计方式,文章提出了一种内外流一体化流场的耦合求解方法,其中燃烧室内流场采用考虑有限速率化学反应动力学模型的一维非稳态方法求解,进气道和尾喷管外流场采用二维CFD软件计算,进... 基于吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化的气动布局设计方式,文章提出了一种内外流一体化流场的耦合求解方法,其中燃烧室内流场采用考虑有限速率化学反应动力学模型的一维非稳态方法求解,进气道和尾喷管外流场采用二维CFD软件计算,进气道与燃烧室在耦合界面处通过一维平均方法实现静温、静压和Mach数等参数传递.并分别以日本国家航空与航天实验室(NAL)的氢燃料燃烧室模型作为内流场验证算例,以某典型高超声速飞行器一体化模型作为内外耦合流场验证算例.研究结果表明:有限速率化学反应准一维方法能较为准确地模拟燃烧室内燃烧流场,提出的内外流场耦合方法能够有效地计算出内外流耦合效应,计算后体压力分布与理论值较接近.该方法可为超燃冲压发动机的性能快速分析和吸气式高超声速飞行器机体/推进一体化的初步分析设计提供重要参考. 展开更多

关键词 吸气式高超声速飞行器 超燃冲压发动机 化学非平衡流 有限速率化学反应 内外流耦合

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膛口二次燃烧流场数值模拟 被引量：1

12

作者 马丽璇 李恩义 《科学技术创新》 2020年第36期31-34,共4页

为了研究膛口流场的二次燃烧现象,采用有限速率化学反应模型模拟二次燃烧,动态嵌套网格技术模拟弹丸运动,建立了弹丸的非稳态运动模型。首先,采用超声速H2/O2燃烧算例验证了有限速率化学反应模型的有效性;其次,研究了冻结流和化学非平... 为了研究膛口流场的二次燃烧现象,采用有限速率化学反应模型模拟二次燃烧,动态嵌套网格技术模拟弹丸运动,建立了弹丸的非稳态运动模型。首先,采用超声速H2/O2燃烧算例验证了有限速率化学反应模型的有效性;其次,研究了冻结流和化学非平衡流两工况的流动参数对比。结果表明,二次燃烧主要发生在射流两侧漩涡区域;二次燃烧促使膛口流场内马赫盘区域的总压减小,速度增大且弹丸的运动距离和马赫盘位置向后移动。 展开更多

关键词 膛口流场 二次燃烧 有限速率化学反应模型 数值模拟

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非结构网格热化学非平衡Navier-Stokes方程组求解技术研究 被引量：1

13

作者 朱海涛 李岩 兰子奇 《航空科学技术》 2022年第11期27-33,共7页

采用非结构混合网格数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程组获得高超声速流场各组分气动热力学参数,并计算物面热流值。利用有限速率化学反应模型和二温度气体模型分别描述化学非平衡和热力学非平衡过程,通过Park振动——离解模... 采用非结构混合网格数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程组获得高超声速流场各组分气动热力学参数,并计算物面热流值。利用有限速率化学反应模型和二温度气体模型分别描述化学非平衡和热力学非平衡过程,通过Park振动——离解模型刻画化学非平衡和热力学非平衡耦合效应。无黏通量项采用AUSM格式离散;对无黏通量项和源项采用隐式时间推进格式,增强数值求解过程稳定性。数值算例表明,为得到正确的物面热流值,非结构混合网格边界层y+需减小至0.5,且网格增长率不超过1.4;采用元素摩尔数守恒关系式计算化学反应源项,可有效降低数值残差积累对计算小组分气体的不利影响,提高各气体组分计算准确度。 展开更多

关键词 高超声速气动热 非结构混合网格 热化学非平衡 有限速率化学反应 二温度气体模型 小组分气体

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射流尾焰二次燃烧数值模拟

14

作者 李恩义 马丽璇 +1 位作者 张红涛 刘占宁 《安阳工学院学报》 2021年第4期8-11,共4页

为了研究固体火箭发动机尾焰的二次燃烧现象,利用带详细化学反应模型的三维N-S方程进行数值模拟。首先,采用超声速H_(2)/O_(2)燃烧算例验证了有限速率化学反应模型的有效性;其次,研究了射流冻结流和化学非平衡流两工况的流动参数对比。... 为了研究固体火箭发动机尾焰的二次燃烧现象,利用带详细化学反应模型的三维N-S方程进行数值模拟。首先,采用超声速H_(2)/O_(2)燃烧算例验证了有限速率化学反应模型的有效性;其次,研究了射流冻结流和化学非平衡流两工况的流动参数对比。结果表明,二次燃烧主要发生在尾焰的射流边界层和混合区,该区域O_(2)的质量分数显著减小,而H_(2)O和CO_(2)的质量分数明显增大,并与温度增加区域相一致。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 二次燃烧 有限速率化学反应模型 数值模拟

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考虑射流二次燃烧下的气动噪声数值模拟

15

作者 马丽璇 李恩义 《内燃机与配件》 2020年第24期27-30,共4页

为了研究复燃对火箭发动机射流声场的影响,建立了一个可以计算火箭发动机射流复燃流场和声学特性的模型:采用DES湍流模型模拟湍流流动;有限速率化学反应模型模拟固体火箭冲压发动机射流的复燃;以基于FW-H方程的声类比方法分析了分析射... 为了研究复燃对火箭发动机射流声场的影响,建立了一个可以计算火箭发动机射流复燃流场和声学特性的模型:采用DES湍流模型模拟湍流流动;有限速率化学反应模型模拟固体火箭冲压发动机射流的复燃;以基于FW-H方程的声类比方法分析了分析射流噪声。以2个典型算例进行了验证性模拟计算,并与文献中计算结果进行了对比,表明本文所采用的算法在计算射流流场二次燃烧和噪声预测的可靠性。分析了冻结流和化学非平衡流两种工况下的流场特性和声学特性。计算结果表明:当考虑燃烧时,在整体上总声压级有所增大,特别是在角度为0~30°方向上有所增加,相差最大可达6dB。 展开更多

关键词 火箭发动机射流 噪声 复燃 有限速率化学反应模型 FW-H方程

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