大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法技术

本发明专利技术提供一种大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法，包括获取超声速来流条件下缩尺超燃冲压发动机其喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布；确定由缩尺超燃冲压发动机燃烧室放大到大尺度超燃冲压发动机燃烧室的等比放大倍数n；优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为kd处相同的粒径分布，d为缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径，k大于0。本发明专利技术能够保证不同的喷嘴直径下发动机具有相同雾化特性。证不同的喷嘴直径下发动机具有相同雾化特性。证不同的喷嘴直径下发动机具有相同雾化特性。

【技术实现步骤摘要】
大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法


[0001]本专利技术属于超燃冲压发动机设计
，特别涉及一种大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法。

技术介绍

[0002]超燃冲压发动机主要由进气道、隔离段、燃烧室和尾喷管组成。因为其在高飞行马赫数下的性能优良，被认为是高超声速飞行器的首选推进装置。燃烧室作为超燃冲压发动机流道设计的核心部件，一直是高超声速推进
的研究重点，燃烧室性能直接决定着超燃冲压发动机的总体设计水平。
[0003]目前我国在小尺度发动机(喷孔直径较小)的研究上取得了非常多成果，但未来对于大尺寸发动机的设计，如何将现有的在小喷孔直径下所获得的一些规律通过相似准则应用到大尺寸发动机设计上，还是一个急需解决的难题，明晰液体燃料射流雾化特性在不同流向位置上的相似性是必需的，这样可以大大减少大尺寸发动机设计研发周期和费用。
[0004]目前，受限于试验面临试验难度大、试验耗时长、试验成本高等难题，大尺度超燃冲压发动机内型面一般直接从缩尺模型等比放大而来，但是基于缩尺模型及简化模型发动机燃烧室总结的结论和规律直接推广到大尺度发动机燃烧室设计，存在以下问题：
[0005](1)发动机尺度等比放大后，液体燃料喷嘴直径无法直接等比增大，现有的在小喷孔直径下所获得的一些规律通过直接应用到大尺寸发动机设计上；
[0006](2)当控制喷注压降不变时，射流穿透深度随喷嘴直径等比放大，但液体射流的雾化特性(如粒径分布)并不是等比放大，无法为喷注方案的设计提供必要参考。<br/>
技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法。
[0008]为实现上述技术目的，本专利技术提出的技术方案为：
[0009]一方面，本专利技术提供一种大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法，包括：
[0010]开展在超声速来流条件下的缩尺超燃冲压发动机数值仿真，获取缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，设喷嘴下游不同位置与喷嘴的距离为kd，其中d为缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径，k大于0；
[0011]确定由缩尺超燃冲压发动机燃烧室放大到大尺度超燃冲压发动机燃烧室的等比放大倍数n；
[0012]优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为kd处相同的粒径分布。
[0013]进一步地，可以基于上述方案获得大尺度超燃冲压发动机的点火位置，具体包括：
[0014]基于缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，确定适宜点火的粒径分布所在的喷嘴下游位置，设缩尺超燃冲压发动机其适宜点火的粒径分布所在的喷嘴下游位置与喷嘴的距离为k
*
d，k
*
大于0；
[0015]优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为k
*
d处相同的粒径分布，将大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处设为大尺度超燃冲压发动机的点火位置。
[0016]进一步地，本专利技术提供一种大尺度超燃冲压发动机采用上述任一种大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法对其液体燃料喷注段进行设计。
[0017]进一步地，本专利技术提供一种大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计装置，包括：
[0018]第一模块，用于开展在超声速来流条件下的缩尺超燃冲压发动机数值仿真，获取缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，设喷嘴下游不同位置与喷嘴的距离为kd，其中d为缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径，k大于0；
[0019]第二模块，用于确定由缩尺超燃冲压发动机燃烧室放大到大尺度超燃冲压发动机燃烧室的等比放大倍数n；
[0020]第三模块，用于优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为kd处相同的粒径分布。
[0021]进一步地，所述第一模块中包括基于缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，确定适宜点火的粒径分布所在的喷嘴下游位置，设缩尺超燃冲压发动机其适宜点火的粒径分布所在的喷嘴下游位置与喷嘴的距离为k
*
d，k
*
大于0；
[0022]所述第三模块中包括优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为k
*
d处相同的粒径分布，将大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处设为大尺度超燃冲压发动机的点火位置。
[0023]另一方面，本专利技术提供一种计算机系统，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0024]开展在超声速来流条件下的缩尺超燃冲压发动机数值仿真，获取缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，设喷嘴下游不同位置与喷嘴的距离为kd，其中d为缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的
喷嘴直径，k大于0；
[0025]确定由缩尺超燃冲压发动机燃烧室放大到大尺度超燃冲压发动机燃烧室的等比放大倍数n；
[0026]优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为kd处相同的粒径分布。
[0027]另一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0028]开展在超声速来流条件下的缩尺超燃冲压发动机数值仿真，获取缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，设喷嘴下游不同位置与喷嘴的距离为kd，其中d为缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径，k大于0；
[0029]确定由缩尺超燃冲压发动机燃烧室放大到大尺度超燃冲压发动机燃烧室的等比放大倍数n；
[0030]优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法，其特征在于，包括：开展在超声速来流条件下的缩尺超燃冲压发动机数值仿真，获取缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，设喷嘴下游不同位置与喷嘴的距离为kd，其中d为缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径，k大于0；确定由缩尺超燃冲压发动机燃烧室放大到大尺度超燃冲压发动机燃烧室的等比放大倍数n；优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为kd处相同的粒径分布。2.根据权利要求1所述的大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法，其特征在于，基于缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴进行液体燃料喷注时位于喷嘴下游不同位置的粒径分布，确定适宜点火的粒径分布所在的喷嘴下游位置，设缩尺超燃冲压发动机其适宜点火的粒径分布所在的喷嘴下游位置与喷嘴的距离为k
*
d，k
*
大于0；优化设置大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴直径为使得在大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处具有与缩尺超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为k
*
d处相同的粒径分布，将大尺度超燃冲压发动机其液体燃料喷注段的喷嘴下游且与喷嘴距离为处设为大尺度超燃冲压发动机的点火位置。3.根据权利要求2所述的大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法，其特征在于，k
*
＝45。4.一种大尺度超燃冲压发动机，其特征在于，采用如权利要求1或2或3所述的大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计方法对其液体燃料喷注段进行设计。5.一种大尺度超燃冲压发动机液体燃料喷注段优化设计装置，其特征在于，包括：第一模块，用于开展在超...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明波，周曜智，赵国焱，李凡，马光伟，刘铭江，李岩松，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：