一种提升超燃燃烧室内燃料喷射和掺混的设计方法技术

一种提升超燃燃烧室内燃料喷射和掺混的设计方法，涉及超燃冲压发动机。先据所需燃料总流量确定圆形燃料喷嘴的直径和个数，并对仅带有单个圆形燃料喷嘴的算例进行数值计算，获得燃料的扩散直径以及壁面边界层发展规律；接着确定半球体涡流发生器的直径和位置；之后确定圆形燃料喷嘴的位置；确定相邻两个半球体涡流发生器的中心距；确定膨胀段的转折角、长度、位置；最后采用等熵压缩段过渡连接膨胀段和超燃燃烧室上壁面，进而完成整个超燃燃烧室喷射系统构造的设计。提高超燃燃烧室的工作效率，缩短超燃燃烧室的尺寸，减轻超燃燃烧室的重量，增加发动机推力，有利于燃料组织稳定燃烧。总压损失小，热负荷小，降低超燃燃烧室内结构热防护的难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超燃冲压发动机，尤其是涉及一种提升超燃燃烧室内燃料喷射和掺混的设计方法。
技术介绍
超燃冲压发动机是实现高超声速飞行的首选动力系统，具有比冲性能高、结构简单、质量轻且速度快等优点，被广泛用于空天飞机、高超声速飞机以及高超音速巡航导弹等领域。在超燃冲压发动机涉及的问题中，如何实现燃料高效喷射、掺混并组织稳定点火燃烧是关键问题之一。由于超声速主流在超燃冲压发动机通道内驻留的时间通常仅为几毫秒，在这么短的时间和空间内，燃烧室中的空气和燃料很难进行高效掺混并稳定燃烧。因此，燃料的喷射和掺混效率直接决定着超燃燃烧室的工作效率，并对超燃冲压发动机的尺寸、结构和热负荷设计有重要意义。目前，超燃燃烧室中的燃料喷射布局主要分为以下两种：一是壁面喷射布局，其特点是燃料从燃烧室壁面垂直或倾斜喷注，掺混效率高且火焰稳定，但造成的总压损失大；另一种是插入式喷射布局，即燃料喷射器安装在燃烧室通道的中心，将燃料平行喷入到空气中，使发动机直接利用燃料喷射动量作为推力，增加燃烧室的推力，其总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升超燃燃烧室内燃料喷射和掺混的设计方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据所需燃料总流量确定圆形燃料喷嘴的直径和个数，并对仅带有单个圆形燃料喷嘴的算例进行数值计算，获得燃料的扩散直径以及壁面边界层发展规律；2)确定半球体涡流发生器的直径以及位置，确保半球体涡流发生器的直径等于燃料最大扩散直径，以保证其产生的涡系结构能够覆盖整个燃料与空气的掺混区域，同时依据步骤1)获得的壁面边界层厚度发展规律，将半球体涡流发生器安置于壁面边界层厚度为0.3～0.5倍的半球体涡流发生器直径的壁面处，由此确定半球体涡流发生器在燃烧室壁面上的位置，并对仅带有单个半球体涡流发生器的算例进行数值计算，获得半球体涡流发...

【技术特征摘要】
1.一种提升超燃燃烧室内燃料喷射和掺混的设计方法，其特征在于包括以下步骤：
1)根据所需燃料总流量确定圆形燃料喷嘴的直径和个数，并对仅带有单个圆形燃料喷嘴
的算例进行数值计算，获得燃料的扩散直径以及壁面边界层发展规律；
2)确定半球体涡流发生器的直径以及位置，确保半球体涡流发生器的直径等于燃料最大
扩散直径，以保证其产生的涡系结构能够覆盖整个燃料与空气的掺混区域，同时依据步骤1)
获得的壁面边界层厚度发展规律，将半球体涡流发生器安置于壁面边界层厚度为0.3～0.5倍
的半球体涡流发生器直径的壁面处，由此确定半球体涡流发生器在燃烧室壁面上的位置，并
对仅带有单个半球体涡流发生器的算例进行数值计算，获得半球体涡流发生器涡系结构的发
展规律；
3)确定圆形燃料喷嘴与半球体涡流发生器之间的中心距；
4)确定相邻两个半球体涡流发生器的中心距；
5)确定膨胀段的转折角、长度和距燃烧室入口的位置；根据燃烧室来流马赫数和圆形燃
料喷嘴的位置，通过调整膨胀段转折角、长度以及转折...

【专利技术属性】
技术研发人员：周驯黄，滕健，李怡庆，王李璨，尤延铖，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35