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基于TDLAS多线吸收的超燃冲压发动机直连台架燃烧场二维分布测量
1
作者 夏晖晖 张顺平 +5 位作者 杨顺华 阚瑞峰 许振宇 阮俊 姚路 黄安 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页
本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求... 本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求解方程数量的增加;通过联立所有交叉光路下吸收光谱获得的吸光度方程,构建以温度和浓度为未知数的最优化目标函数;并采用全局寻优模拟退火算法对目标函数进行求解,实现温度场和水汽分压场的重建。发动机直连台架试验中,采用正交光路布局,设计共16条测量光路(水平5条、垂直11条)的方形光机结构,集成TDLAS测量系统。对5只DFB激光器采用分时直接吸收探测方式,测量频率4 kHz,每条测量光路下可扫描获得5条水汽吸收谱线(7467.77、7444.36、7185.60、7179.75和6807.83 cm),系统在高温炉上开展了多温度台阶标定测试,温度测量偏差在2.7%以内。外场试验中,对16条光路下同步采集到的吸收光谱数据进行离线处理,获得了发动机燃油点火、燃烧、熄火各个状态下的温度场和水汽分压场分布数据。试验结果表明:TDLAS多线吸收测量技术能够实现场分布准确稳定测量,满足发动机复杂燃烧流场诊断和恶劣工况工程应用需求。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧诊断 场分布二维测量 可调谐激光吸收光谱 全局寻优重建算法
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基于丙酮示踪技术的超燃冲压发动机高温流场可视化研究
2
作者 王林森 涂晓波 +3 位作者 周全 车庆丰 王宇航 陈爽 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期87-94,共8页
为进一步研究超燃冲压发动机接近实际工作状态时,不同支板结构对燃料/空气掺混效果的影响,本文在课题组前期工作的基础上,改进了部分试验系统,进行了热态试验环境下的丙酮平面激光诱导荧光(PLIF)测量和H2点火燃烧条件下的OH-PLIF测量,... 为进一步研究超燃冲压发动机接近实际工作状态时,不同支板结构对燃料/空气掺混效果的影响,本文在课题组前期工作的基础上,改进了部分试验系统,进行了热态试验环境下的丙酮平面激光诱导荧光(PLIF)测量和H2点火燃烧条件下的OH-PLIF测量,得到了多种工况条件下,多个横截面位置的丙酮PLIF和OH-PLIF荧光图像。结果表明:在热态试验环境下,采用4种支板时的丙酮PLIF信号比冷态试验结果整体上弱了许多,但采用EL1支板时,燃料/空气的掺混效果与冷态试验结果保持一致(仍为最优);在H2点火燃烧条件下,从OH的生成数量和扩散区域可以看出,EL1支板对燃烧效率的提升作用更好,这也从侧面证明了EL1支板在4种支板中效果最优。 展开更多
关键词 丙酮示踪 超燃冲压发动机 掺混效果 平面激光诱导荧光 流场结构
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固体火箭超燃冲压发动机凝相产物特性研究
3
作者 杨鹏年 夏智勋 +3 位作者 马立坤 刘宇尘 赵李北 屈影 《推进技术》 北大核心 2025年第5期196-204,共9页
为揭示固体火箭超燃冲压发动机中凝相产物的空间分布特性,本文提出了一种模块化的地面直连试验装置,用以实现超声速燃烧室内沿程凝相产物的有效收集。通过运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子衍射能谱(EDS)等技术,对收集到... 为揭示固体火箭超燃冲压发动机中凝相产物的空间分布特性,本文提出了一种模块化的地面直连试验装置,用以实现超声速燃烧室内沿程凝相产物的有效收集。通过运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子衍射能谱(EDS)等技术,对收集到的凝相产物进行了物相组成、形貌特征和元素组成的空间分布特性分析。结果显示:(1)含硼贫氧推进剂一次燃烧产物中的凝相组分主要包括B,C,NH_(4)Cl,KCl,BN,B_(4)C,B_(2)O_(3),H_(3)BO_(3),Al_(2)O_(3),而在超声速燃烧室中,凝相组分主要为B,C,BN,B_(4)C,B_(2)O_(3),Al_(2)O_(3);(2)喉部凝相产物主要由微米级的块状物和百纳米级的颗粒物组成,其中硼和碳元素的质量分数分别为44.78%和52.48%;(3)在燃烧室内,凝相产物始终包含块状物和颗粒物,前置凹腔处的凝相产物表面形成了孔洞结构,后置凹腔处的凝相产物中团聚体粒径显著增加,出口处的凝相产物则呈现玻璃态特征;(4)凝相产物中,硼和碳元素(以及氧元素)的质量分数在喉部至前置凹腔区域迅速降低(增加),与喉部相比,前置凹腔处的凝相产物中硼和碳元素(以及氧元素)的质量分数降低(增加)至0.57/0.36(61.9)倍。这些发现强调了增加燃烧室内高温高压区域或延长含能凝相物质在高温高压区域中的停留时间,对于提升含硼贫氧推进剂燃烧效率的重要性。 展开更多
关键词 固体火箭超燃冲压发动机 凝相产物 模块化试验装置 产物分析 空间分布
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超燃冲压发动机参数设计与飞行器性能评估
4
作者 雒宝鹏 张海瑞 +2 位作者 罗进元 涂建秋 王肖 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1073-1082,共10页
为满足超燃发动机方案论证、飞行器性能评估及飞/发一体化优化设计需求,提出一种创新的超燃冲压发动机参数设计与飞行器性能综合评估方法。该方法通过量化分析发动机进气道、燃烧室、喷管关键设计参数以及飞行器飞行参数对发动机比冲与... 为满足超燃发动机方案论证、飞行器性能评估及飞/发一体化优化设计需求,提出一种创新的超燃冲压发动机参数设计与飞行器性能综合评估方法。该方法通过量化分析发动机进气道、燃烧室、喷管关键设计参数以及飞行器飞行参数对发动机比冲与推力的影响,精准确定发动机核心设计参数。随后,利用自适应伪谱法优化航迹参数,并结合航迹参数对系统性能进行综合评估,深入剖析系统设计参数对飞行器性能的调控作用。通过迭代优化策略,同步确定超燃冲压发动机的最优设计参数与飞行器综合性能指标。研究为发动机参数的科学选型及飞行器性能的持续优化提供了理论支撑与实践指导,仿真验证表明该方法可显著提升飞行器航程。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 飞行器 参数设计 性能评估
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氨/氢混合燃料超燃冲压发动机模拟仿真研究
5
作者 林泽峰 姜雪 +3 位作者 张天琦 张英佳 黄佐华 颜应文 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期1-10,共10页
为推进飞行器燃料向无碳、可持续化转型,针对氨/氢混合燃料在超燃冲压发动机中的应用开展了燃烧数值模拟研究。首先,采用德国航空航天中心(DLR)燃烧室结构,建立超燃冲压发动机燃烧室模型,并对该模型在冷态和热态工况下的可靠性进行验证... 为推进飞行器燃料向无碳、可持续化转型,针对氨/氢混合燃料在超燃冲压发动机中的应用开展了燃烧数值模拟研究。首先,采用德国航空航天中心(DLR)燃烧室结构,建立超燃冲压发动机燃烧室模型,并对该模型在冷态和热态工况下的可靠性进行验证;接着,开展了不同比例氨燃料掺混工况下的数值计算和燃烧特性分析。研究发现:随着整体燃料中氨燃料质量分数的增加,燃烧室内反应温度有所降低,燃料型NO_(x)的产量显著增加;由于氨燃料化学反应活性低,在高速流场中难以充分燃尽,掺混燃料后,燃烧效率相较纯氢气工况有明显下降;当氨燃料质量分数为30%时无法稳定燃烧,提高进气来流压力、进气温度和燃料温度均能够达到稳定燃烧边界拓展的效果。该研究为认识超声速燃烧中湍流与燃烧化学相互作用的规律提供了参考,同时为氨燃料超声发动机的设计与优化提供了性能预测依据。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 氨燃料 混合燃料
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超燃冲压发动机热管理系统不同工质冷却性能对比研究
6
作者 徐静 党朝磊 +3 位作者 王毅琳 王思博 秦江 刘小勇 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期234-241,共8页
基于闭式布雷顿(Brayton)循环的超燃冲压发动机热管理系统,可以同时实现发动机热防护和电能生成。针对超燃冲压发动机热管理系统的工质筛选问题,采用冷却通道的准一维模型,开展闭式Brayton循环常用工质的冷却性能对比,并采用文献中冷却... 基于闭式布雷顿(Brayton)循环的超燃冲压发动机热管理系统,可以同时实现发动机热防护和电能生成。针对超燃冲压发动机热管理系统的工质筛选问题,采用冷却通道的准一维模型,开展闭式Brayton循环常用工质的冷却性能对比,并采用文献中冷却通道的壁面温度对该模型进行了验证,研究了正癸烷以及超临界二氧化碳(S-CO_(2))和氦气(He)在不同热流密度、质量流量下的换热效果。结果表明,随着热流密度的增加,正癸烷的出口温度、最大壁面温度及热导率均有升高;S-CO_(2)冷却通道的壁面温度呈现先下降到400 K后上升至超过800 K的趋势,这表明在入口至沿程距离大约为0.08 m处出现了局部的换热强化;但随着主流温度逐渐远离拟临界区,S-CO_(2)热导率先减小后趋于稳定,为0.5×10^(4)W/(m^(2)·K),在远离拟临界温度区后,壁面温度很高;由于He具有较大的热导率,其壁面温度的最大值在4 g/s的工况下也只有550 K左右,在三种工质中冷却能力是最优异的。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 主动热防护 碳氢燃料 S-CO 2 HE 换热效果
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脉冲喷注对超燃冲压发动机煤油燃料混合及燃烧性能的影响
7
作者 刘国雄 李朗 贾彬 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期38-44,共7页
为研究脉冲喷注对超燃冲压发动机气态煤油混合及燃烧性能的影响,采用二维雷诺平均方程及两方程剪切应力输运模型进行数值模拟,探究了双凹腔超燃冲压发动机模型在入口马赫数2.5、总压1.75 MPa、总温1350 K条件下的流场结构。对比分析了... 为研究脉冲喷注对超燃冲压发动机气态煤油混合及燃烧性能的影响,采用二维雷诺平均方程及两方程剪切应力输运模型进行数值模拟,探究了双凹腔超燃冲压发动机模型在入口马赫数2.5、总压1.75 MPa、总温1350 K条件下的流场结构。对比分析了定常喷注和脉冲喷注下煤油与空气的混合和燃烧性能。研究结果表明:数值模拟纹影图与试验结果吻合较好,出现对应纹影仅先于试验0.2 ms,占一个流场振荡周期(6.9 ms)的2.89%。研究发现:在脉冲喷注工况下,回流区在流场振荡周期内能持续更长时间,延长了燃料在凹腔内的滞留时间;未发现脉冲喷注对总压损失有显著贡献,但脉冲喷注工况下温度与压力分布均匀,不会出现热力学喉道。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 气态煤油 二维雷诺平均 脉冲喷注 数值模拟 燃烧性能 定常喷注
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进气道起动保护约束下超燃冲压发动机预测控制研究
8
作者 王东威 李杰 《推进技术》 北大核心 2025年第10期244-250,共7页
超燃冲压发动机在飞行过程中由于飞行环境或姿态的变化会引发进气道的不起动现象,针对该问题采用带输出约束的预测控制方法,在实现发动机推力控制的同时兼顾了进气道起动的保护。将超燃冲压发动机的传递函数模型线性化整理为单输入多输... 超燃冲压发动机在飞行过程中由于飞行环境或姿态的变化会引发进气道的不起动现象,针对该问题采用带输出约束的预测控制方法,在实现发动机推力控制的同时兼顾了进气道起动的保护。将超燃冲压发动机的传递函数模型线性化整理为单输入多输出的状态空间方程模型,将进气道起动保护和发动机推力闭环的独立控制问题提炼为进气道起动保护约束下的发动机推力控制问题,设计了进气道压力约束下的推力预测控制系统及算法并进行仿真分析。结果表明,采用状态空间方程进行描述的发动机模型具有足够的精度,模型的最大误差为7.65%,稳态误差为0。输出约束预测控制下发动机推力能够在1 s内无误差跟踪目标,响应速度快、超调量小、控制过程平稳。发动机推力控制过程中进气道一直处于起动状态,在对进气道起动保护目标拉偏±20%情况下,输出约束预测控制算法仍具备较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 进气道起动保护 线性化模型 推力控制 预测控制
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考虑热力学非平衡效应的高马赫数超燃冲压发动机湍流燃烧数值研究
9
作者 冯海 金台 吴坤 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期30-37,共8页
高超声速飞行过程中,随着马赫数升高,边界层内温度快速上升,分子振动能、电子能被激发,气体分子发生离解甚至电离,使得量热完全气体假设失效。针对高温热化学非平衡气体,采用热力学平衡模型及Park的双温度非平衡模型对飞行马赫数Ma=12... 高超声速飞行过程中,随着马赫数升高,边界层内温度快速上升,分子振动能、电子能被激发,气体分子发生离解甚至电离,使得量热完全气体假设失效。针对高温热化学非平衡气体,采用热力学平衡模型及Park的双温度非平衡模型对飞行马赫数Ma=12条件下的超燃冲压发动机进行了数值模拟。研究结果表明:与平衡态计算结果相比,非平衡效应使得波系位置前移,激波间峰值压力升高,对冷场的影响更加明显;非平衡态平动温度场与平衡态差别不大,热力学非平衡效应使平动温度Ttr略微升高;非平衡态燃烧室出口截面燃烧效率更低,热力学非平衡效应会降低反应程度。 展开更多
关键词 高超声速 热力学非平衡 超燃冲压发动机 波系结构 燃烧效率 数值模拟
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基于正交试验的固体火箭超燃冲压发动机优化设计
10
作者 冯滢 付文娟 +3 位作者 胡振坤 唐勇 赵马杰 石保禄 《兵工学报》 北大核心 2025年第9期171-183,共13页
为研究固体火箭超燃冲压发动机中硼颗粒点火和燃烧特性以及补燃室结构对发动机燃烧性能的影响,编写表征硼颗粒点火和燃烧过程的用户自定义程序,分析超燃冲压发动机中凝相颗粒的燃烧释能动态特征。基于正交设计试验方法,分别从颗粒特征... 为研究固体火箭超燃冲压发动机中硼颗粒点火和燃烧特性以及补燃室结构对发动机燃烧性能的影响,编写表征硼颗粒点火和燃烧过程的用户自定义程序,分析超燃冲压发动机中凝相颗粒的燃烧释能动态特征。基于正交设计试验方法,分别从颗粒特征参数和发动机结构角度出发,分析硼颗粒粒径、燃气入射角和凹腔深度以及两两之间交互作用对发动机燃烧效率的影响规律。研究结果表明:通过极差和方差分析,各因素对发动机燃烧效率影响大小排序为硼颗粒粒径>粒径与燃气入射角度的交互作用>燃气入射角>凹腔深度>燃气入射角和凹腔深度的交互作用>粒径与凹腔深度的交互作用,最终确定的最优组合燃烧效率达77.01%;硼颗粒粒径对于固体火箭冲压发动机燃烧效率具有高度显著影响,粒径与燃气入射角的交互作用的影响不容忽视。 展开更多
关键词 固体火箭超燃冲压发动机 硼颗粒 正交设计 交互作用 燃烧效率
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超燃冲压发动机燃烧室流场超分辨率重建 被引量：1
11
作者 陈皓 郭明明 +3 位作者 田野 乐嘉陵 张华 岳茂雄 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期174-184,共11页
超声速燃烧室受限空间内复杂流场波系结构的获取受到光学测量装置精度的制约。为提升流场时空分辨率特征,本文应用中国空气动力研究与发展中心地面脉冲燃烧风洞获取的试验数据,在发动机入口马赫数2.5的条件下,构建了6种不同当量比下基... 超声速燃烧室受限空间内复杂流场波系结构的获取受到光学测量装置精度的制约。为提升流场时空分辨率特征,本文应用中国空气动力研究与发展中心地面脉冲燃烧风洞获取的试验数据,在发动机入口马赫数2.5的条件下,构建了6种不同当量比下基于压力数据重构的燃烧室流场低分辨率图像数据集,研究了三种提高图像分辨率的方法来提升超燃冲压发动机燃烧室流场重构图像的分辨率。结果表明,本文所提出的流场超分辨率稠密网络(Flow-field Super-Resolution Dense Network,FSRDN)、流场超分辨率生成对抗网络(Flow-field Super-Resolution Generative Adversarial Network,FSRGAN)、传统的双三次插值法(Bicubic interpolation,Bicubic)对流场图像分辨率都提高了4^(2)倍。FSRDN网络所得流场图像结果的峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)、相关性系数(Correlation coefficient,CORR)、感知指数(Perceptual Index,PI)指标均优于双三次插值法,但实际图像存在过于平滑的现象。FSRGAN网络所得流场结果消除了图像平滑现象,使流场图像的细节更加丰富,大幅度优化了PI指标,对燃烧室内的剪切层、斜激波、分离激波等主要波系结构的清晰度有了极大的增强作用。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧室 双三次插值 超分辨率 生成对抗网络
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固体火箭超燃冲压发动机点火燃烧过程实验研究 被引量：3
12
作者 陈端毓 田维平 +2 位作者 董新刚 黄礼铿 张璞 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期144-152,共9页
为解决硼基贫氧燃料固体火箭超燃冲压发动机补燃室内硼颗粒超声速点火燃烧难题,设计制造了在超声速燃气射流掺混区域开设观察窗的点火燃烧过程试验样机,开展了含硼贫氧固体燃料的超声速点火试验。试验模拟了26 km,Ma5.9的飞行工况并通... 为解决硼基贫氧燃料固体火箭超燃冲压发动机补燃室内硼颗粒超声速点火燃烧难题,设计制造了在超声速燃气射流掺混区域开设观察窗的点火燃烧过程试验样机,开展了含硼贫氧固体燃料的超声速点火试验。试验模拟了26 km,Ma5.9的飞行工况并通过高速摄像获得了点火燃烧过程的火焰形态。试验结果表明:掺混增强装置可以显著改善补燃室内存在的分层流动和一次燃气气固两相分离的现象,为硼颗粒提供良好的点火条件从而提升其附近硼颗粒的点火燃烧性能。通过合理设计掺混增强装置位置,将硼颗粒在一次燃气喷注口附近的高温点火区点燃比在补燃室中段点燃具有更高的燃烧效率,本文设计的燃烧组织结构在试验中实现了硼贫氧固体燃料0.812的燃烧效率。 展开更多
关键词 固体火箭超燃冲压发动机 含硼贫氧燃料 掺混增强装置 燃烧性能 补燃室
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超燃冲压发动机羟基/煤油-PLIF同步测量研究 被引量：1
13
作者 武国华 于欣 +6 位作者 彭江波 曹振 高龙 韩明宏 袁勋 刘文备 亓金浩 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期219-226,共8页
应用一套500 Hz PLIF(Planar laser induced fluorescence)系统开展了煤油燃料超燃冲压发动机实验研究,实现了超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构和煤油分布可视化测量。通过对OH-PLIF和煤油-PLIF同步测量方法分析,揭示了超燃冲压发动机煤... 应用一套500 Hz PLIF(Planar laser induced fluorescence)系统开展了煤油燃料超燃冲压发动机实验研究,实现了超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构和煤油分布可视化测量。通过对OH-PLIF和煤油-PLIF同步测量方法分析,揭示了超燃冲压发动机煤油掺混燃烧振荡特性规律。利用PLIF图像的几何特征、强度特征和动态模态分解,分析了煤油掺混过程对火焰传播及燃烧特性的影响。研究表明,在煤油单独燃烧阶段,煤油主要分布在燃烧室上游。OH基受燃料分布的影响,在燃烧室内重复性地聚集和扩散,呈现破裂带状。动态模态分解结果表明,煤油掺混过程对燃烧振荡存在影响。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧室 平面激光诱导荧光 动态模态分解 可视化测量
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超燃冲压发动机一维模型的GPU并行加速研究 被引量：1
14
作者 温思歆 苏承毅 +3 位作者 王东杰 孟万植 聂聆聪 孙希明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期247-256,共10页
发动机模型是控制计划优化、基于模型的控制和观测器设计等技术的基础,对控制系统的性能具有重要影响。然而,超燃冲压发动机一维模型由于依赖计算流体力学的网格计算,其计算量巨大,难以在机载控制器内实时运行。为解决这一问题,本文深... 发动机模型是控制计划优化、基于模型的控制和观测器设计等技术的基础,对控制系统的性能具有重要影响。然而,超燃冲压发动机一维模型由于依赖计算流体力学的网格计算,其计算量巨大,难以在机载控制器内实时运行。为解决这一问题,本文深入研究基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的并行计算技术,探索了网格解耦与划分、串/并异构设计、内存优化、代码优化、编译指令优化、硬件模式优化等方法,综合设计了一个高效的中央处理器(Central Processing Unit,CPU)+GPU异构模型,并在基于虚拟路径交叉连接(Virtual Path Cross-Connect,VPX)总线的嵌入式控制器上进行验证。为充分验证所设计异构模型的有效性、高效性与实时性,本文依次开展基线测试、软硬件优化加速测试、并行计算测试,在测试中对比一维模型在CPU,单核GPU,多核GPU上的计算耗时与数据误差。最后根据数据、曲线、监控工具等方式,展示了所设计的异构模型在不损失模型精度的前提下,加速超过了6.7倍,运行时间均不超过25 ms,符合工程预期的实时性要求,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 并行计算 一维模型 嵌入式控制器 优化加速
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基于代理模型的超燃冲压发动机燃烧室构型参数优化设计 被引量：2
15
作者 于江飞 周子旋 +4 位作者 彭江鹏 汤涛 杨王锋 杨揖心 汪洪波 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3359-3370,共12页
针对传统超燃冲压发动机燃烧室构型设计中存在的计算周期长、试验成本高等问题,提出一种燃烧室的Kriging代理模型,并使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以实现对超燃冲压发动机燃烧室构型参数高效的优化设计.通过测试,将应用Kriging代理模型的... 针对传统超燃冲压发动机燃烧室构型设计中存在的计算周期长、试验成本高等问题,提出一种燃烧室的Kriging代理模型,并使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以实现对超燃冲压发动机燃烧室构型参数高效的优化设计.通过测试,将应用Kriging代理模型的预测结果与CFD计算结果进行对比分析,验证了该代理模型能够较为快速并准确地预测代表燃烧室性能的推力和压力损失系数.以推力和压力损失系数为优化目标,基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法,通过该Kriging代理模型获得了Pareto最优解集;然后,采用灵敏度分析法对设计变量进行排序,成功识别出了显著影响燃烧室性能的关键构型参数;最后,基于控制变量法针对单个设计变量的变化对超燃冲压发动机燃烧室性能的影响进行研究,分析结果可以指导燃烧室的优化设计.文章研究结果可加速超燃冲压发动机燃烧室构型的优化设计,为其设计提供了一种新的思路和方法,为后续的相关研究提供了有价值的参考和借鉴. 展开更多
关键词 超燃冲压发动机燃烧室 KRIGING 代理模型 构型参数优化设计 多目标优化 NSGA-Ⅱ 优化算法
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进口拐角波系对超燃冲压发动机尾喷管的性能影响
16
作者 陈冲 葛建辉 +2 位作者 徐惊雷 苏鹏 俞凯凯 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3250-3261,共12页
为了探究进口拐角波系对超燃冲压发动机喷管的壁面压力分布作用机制,考虑进口拐角波系对超燃冲压发动机尾喷管性能的影响,开展不同拐角波及其强度对喷管气动参数影响的数值模拟分析。进行数值方法有效性和网格无关性验证,利用不同的前... 为了探究进口拐角波系对超燃冲压发动机喷管的壁面压力分布作用机制,考虑进口拐角波系对超燃冲压发动机尾喷管性能的影响,开展不同拐角波及其强度对喷管气动参数影响的数值模拟分析。进行数值方法有效性和网格无关性验证,利用不同的前后台阶来形成进口拐角波系,研究了不同波系和波系强度对喷管气动性能的影响。结果表明,进口拐角波系造成的进口非均匀对喷管气动性能造成显著影响,其中推力系数在上下壁面存在后台阶时最大增加13.98%,升力在下壁面前台阶时提高94.32%,而俯仰力矩则在上壁面前台阶、下壁面后台阶时最多降低35.47%。当喷管进口存在单侧前台阶时,随台阶高度增加,升力与俯仰力矩的变化趋势一致;而喷管进口存在单侧后台阶时,结论相反。此外,壁面台阶对喷管性能的影响是相互独立的,且基本符合线性叠加原理。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 喷管 膨胀波/激波 前/后台阶 气动性能
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超燃冲压发动机燃烧室三种冷却结构性能比较
17
作者 吕玉妹 王建华 +3 位作者 伍楠 吴万范 贺菲 麻玉龙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期153-160,共8页
面对超燃冲压发动机燃烧室严峻热环境,需要通过改进设计以提高气膜冷却性能。本文用数值方法分析比较了三种不同于传统气膜冷却的结构:(1)沿冷气通道增加气膜孔直径的改进型气膜冷却结构;(2)增加冷气冲击与对流换热的层板冷却结构;(3)... 面对超燃冲压发动机燃烧室严峻热环境,需要通过改进设计以提高气膜冷却性能。本文用数值方法分析比较了三种不同于传统气膜冷却的结构:(1)沿冷气通道增加气膜孔直径的改进型气膜冷却结构;(2)增加冷气冲击与对流换热的层板冷却结构;(3)增加多孔板的发散气膜组合冷却结构。通过机理实验数据验证数学模型和数值方法。利用经过验证的模型和方法,在真实的超燃冲压发动机燃烧室工况下,数值分析三种结构的冷却机理。在不同冷气注射量下,比较三种冷却结构热端冷却效率及温度分布的均匀性,结果表明组合冷却结构最高冷却效率高出其他结构的28%。此外,分析热障涂层对三种结构综合冷却特性的贡献,结果表明层板结构冷却效率在大冷气量下高出其他结构的16%。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧室 气膜冷却 层板冷却 发散气膜组合冷却 冷却效率 适用性
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MHD能量旁路超燃冲压发动机可行性分析 被引量：9
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作者 郑小梅 徐大军 蔡国飙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期272-275,295,共5页
使用准一维模型对磁流体能量旁路超燃冲压发动机MPCE(Magneto-Plasma-Chem ical Engine)进行了性能计算.考察了理想和非理想的超燃冲压发动机应用磁流体MHD(magnetohydrodynam ics)能量旁路的效果,对于理想的超燃冲压发动机应用MHD反而... 使用准一维模型对磁流体能量旁路超燃冲压发动机MPCE(Magneto-Plasma-Chem ical Engine)进行了性能计算.考察了理想和非理想的超燃冲压发动机应用磁流体MHD(magnetohydrodynam ics)能量旁路的效果,对于理想的超燃冲压发动机应用MHD反而会使发动机的性能降低;对于非理想的超燃冲压发动机,MHD的作用使发动机的比冲增加.考虑发动机工作的工程限制条件对超燃冲压发动机和MPCE的性能进行了比较,结果表明应用MHD可以扩大超燃冲压发动机的工作范围,在非设计马赫数下提高发动机的性能.计算了负载系数、通道压力系数等重要的设计参数对MPCE性能的影响,结果显示优化参数设置可以使发动机比冲增加,但是同时又会受到工程条件的限制. 展开更多
关键词 磁流体动力学 磁流体能量旁路超燃冲压发动机 高超声速飞行器 超燃冲压发动机
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中国超燃冲压发动机研究回顾 被引量：43
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作者 刘兴洲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期385-395,共11页
回顾了中国近年来在超燃冲压发动机领域的研究进展。首先是高超声速进气道的研究进展,包括高超声速进气道中激波与附面层干扰、起动和再起动、隔离段、进气道附面层抽吸、进气道通道内外压缩比、侧压式进气道、Busemann进气道等。其次... 回顾了中国近年来在超燃冲压发动机领域的研究进展。首先是高超声速进气道的研究进展,包括高超声速进气道中激波与附面层干扰、起动和再起动、隔离段、进气道附面层抽吸、进气道通道内外压缩比、侧压式进气道、Busemann进气道等。其次是超声速燃烧方面的研究及模型超燃冲压发动机研究。最后对研究工作进行了评述。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 高超声速进气道 超声速燃烧 超燃冲压发动机试验
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双燃料超燃冲压发动机方案性能初步分析
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作者 罗世彬 罗文彩 王振国 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2003年第S5期168-172,178,共6页
提出了双燃料超燃冲压发动机方案,以航程为高超声速巡航飞行器性能目标,建立了双燃料超燃冲压发动机的性能分析模型,得到了超燃冲压发动机燃料类型的选择准则。选择液氢和碳氢作为候选燃料,分析了不同性质的碳氢燃料对超燃冲压发动机的... 提出了双燃料超燃冲压发动机方案,以航程为高超声速巡航飞行器性能目标,建立了双燃料超燃冲压发动机的性能分析模型,得到了超燃冲压发动机燃料类型的选择准则。选择液氢和碳氢作为候选燃料,分析了不同性质的碳氢燃料对超燃冲压发动机的燃料类型选择的影响,结果表明双燃料超燃冲压发动机的优化工作范围远大于单燃料超燃冲压发动机的优化工作范围,适当选择双燃料超燃冲压发动机方案能够提高高超声速巡航飞行器性能。计算了获取相同航程时,双燃料与单燃料超燃冲压发动机所需的储箱容积。结果表明,双燃料冲压发动机具有明显的降低所需储箱容积的潜力。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 双燃料超燃冲压发动机 高超声速巡航飞行器 航程 性能分析
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