为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究,以零维时滞燃烧室模型为基础,考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程,采用针栓喷注器SMD(Sauter Mean Diameter,索特尔平均直径)经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧...为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究,以零维时滞燃烧室模型为基础,考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程,采用针栓喷注器SMD(Sauter Mean Diameter,索特尔平均直径)经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧/甲烷推进剂组合的燃烧时滞进行求解,建立了基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室模型。基于1 kg/s级推力室开展热试车验证了变时滞燃烧室模型的准确性,结果表明:所建立的变时滞燃烧室模型可以较为准确地预测燃烧室的压力以及温度动态响应过程,与试验结果相比,稳态压力以及温度误差均在6%以内,压力参数动态响应时间的误差在14%以内,仿真结果具有较高的精度。基于变时滞燃烧室模型开展仿真研究,研究发现:液氧液滴初始粒径以及燃烧室温度作为影响液氧液滴寿命的主要因素,主导着液氧时滞的变化;变时滞模型可以根据工况参数动态计算推进剂燃烧时滞,启动初期喷注器雾化效果较差,液滴最大粒径达到800μm,且燃烧室温度低,进而导致燃烧时滞偏大,最大达到了1100 ms,约为稳定工作状态下燃烧时滞的40倍。本文所建立的变时滞燃烧室模型可根据工况参数对燃烧时滞进行动态计算,相较于传统时滞模型,其燃烧时滞的变化趋势更符合发动机实际工作过程,同时其室压的响应时间、稳态值也更接近实验值,该模型未来可为实际发动机时序设计等提供仿真支撑。展开更多
分别基于RK、SRK和PR等不同真实流体状态方程(Eo S)建立了包含亚临界和超临界两种不同机制的瞬态液滴高压蒸发模型。针对我国新一代高压补燃液氧/煤油发动机,对煤油液滴在高压N2环境下的蒸发过程进行数值研究,重点分析了不同状态方程对N...分别基于RK、SRK和PR等不同真实流体状态方程(Eo S)建立了包含亚临界和超临界两种不同机制的瞬态液滴高压蒸发模型。针对我国新一代高压补燃液氧/煤油发动机,对煤油液滴在高压N2环境下的蒸发过程进行数值研究,重点分析了不同状态方程对N2-C12H26二元系统高压气液相平衡,及进一步对煤油液滴高压蒸发计算的影响。结果表明:对液滴蒸发速率影响最大的参数是液滴表面蒸气质量分数,而对该参数影响最大的则是所选取的状态方程。基于SRK和PR Eo Ss的高压气液相平衡及液滴高压蒸发计算结果均与试验数据符合较好,可正确描述液滴高压蒸发特性;而基于RK Eo S的相平衡计算结果显著高估液滴表面蒸气质量分数和环境气体溶解度,并低估临界混合温度和偏摩尔相变热,进而在亚临界蒸发状态下高估蒸发速率,在超临界蒸发状态下低估蒸发速率。另外,基于RK Eo S的计算中液滴发生跨临界转变所需的环境温度显著低于基于SRK和PR Eo Ss的。展开更多
文摘为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究,以零维时滞燃烧室模型为基础,考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程,采用针栓喷注器SMD(Sauter Mean Diameter,索特尔平均直径)经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧/甲烷推进剂组合的燃烧时滞进行求解,建立了基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室模型。基于1 kg/s级推力室开展热试车验证了变时滞燃烧室模型的准确性,结果表明:所建立的变时滞燃烧室模型可以较为准确地预测燃烧室的压力以及温度动态响应过程,与试验结果相比,稳态压力以及温度误差均在6%以内,压力参数动态响应时间的误差在14%以内,仿真结果具有较高的精度。基于变时滞燃烧室模型开展仿真研究,研究发现:液氧液滴初始粒径以及燃烧室温度作为影响液氧液滴寿命的主要因素,主导着液氧时滞的变化;变时滞模型可以根据工况参数动态计算推进剂燃烧时滞,启动初期喷注器雾化效果较差,液滴最大粒径达到800μm,且燃烧室温度低,进而导致燃烧时滞偏大,最大达到了1100 ms,约为稳定工作状态下燃烧时滞的40倍。本文所建立的变时滞燃烧室模型可根据工况参数对燃烧时滞进行动态计算,相较于传统时滞模型,其燃烧时滞的变化趋势更符合发动机实际工作过程,同时其室压的响应时间、稳态值也更接近实验值,该模型未来可为实际发动机时序设计等提供仿真支撑。
文摘分别基于RK、SRK和PR等不同真实流体状态方程(Eo S)建立了包含亚临界和超临界两种不同机制的瞬态液滴高压蒸发模型。针对我国新一代高压补燃液氧/煤油发动机,对煤油液滴在高压N2环境下的蒸发过程进行数值研究,重点分析了不同状态方程对N2-C12H26二元系统高压气液相平衡,及进一步对煤油液滴高压蒸发计算的影响。结果表明:对液滴蒸发速率影响最大的参数是液滴表面蒸气质量分数,而对该参数影响最大的则是所选取的状态方程。基于SRK和PR Eo Ss的高压气液相平衡及液滴高压蒸发计算结果均与试验数据符合较好,可正确描述液滴高压蒸发特性;而基于RK Eo S的相平衡计算结果显著高估液滴表面蒸气质量分数和环境气体溶解度,并低估临界混合温度和偏摩尔相变热,进而在亚临界蒸发状态下高估蒸发速率,在超临界蒸发状态下低估蒸发速率。另外,基于RK Eo S的计算中液滴发生跨临界转变所需的环境温度显著低于基于SRK和PR Eo Ss的。
