旋转爆震发动机燃烧效率分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种旋转爆震发动机燃烧效率分析方法及系统，涉及旋转爆震发动机技术领域，采用沿燃烧室出口周向均匀间隔分布的多个测试位置进行压力检测，并由此计算燃烧室出口静压，相较于温度检测响应速度更快，并且可以解决旋转爆震发动机因内部流场时间非定常性和空间非均匀性导致的燃烧效率难以准确分析的技术问题，分析燃烧效率仅通过压力检测，根据气体动力学函数计算得出燃烧室出口总温，并根据温升法计算燃烧室燃烧效率，无需布置热电偶，进而无需设置水冷装置，燃烧效率分析更加便捷、准确。准确。准确。

【技术实现步骤摘要】
旋转爆震发动机燃烧效率分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及旋转爆震发动机
，尤其是涉及一种旋转爆震发动机燃烧效率分析方法及系统。

技术介绍

[0002]旋转爆震发动机运行时，燃料与氧化剂的混合气在燃烧室内经旋转爆震波燃烧后，燃料中的化学能转变为热能加热工质，形成高压高温燃气，燃气经喷管流出发动机形成推力。燃料燃烧时，绝大部分燃料释放热量，但有一部燃料来不及燃烧直接随气流流出喷管。将实际加热工质的热量与该燃料在绝热条件下完全燃烧时所释出的热量之比称为燃烧效率，通过燃烧效率可评价旋转爆震发动机的燃料有效利用率，并以此作为旋转爆震发动机的重要性能参数。
[0003]现有的燃烧效率分析方法，主要是通过测量温度和燃气成分分析，但旋转爆震发动机流场复杂，流场存在空间上非均匀性，具有周向和轴向速度分量，难以准确测温，进而导致原有燃烧效率分析方法难以适用。此外，温度传感器响应速度慢，在时间上存在非定常性，不能反映瞬态的燃烧效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种旋转爆震发动机燃烧效率分析方法及系统，以缓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转爆震发动机燃烧效率分析方法，其特征在于，包括以下步骤：获取沿燃烧室出口周向均匀间隔分布的多个测试位置在爆震波稳定运动时的压力p
i,t
，其中，i为测试位置序号，t为压力采集时间；根据公式，计算燃烧室出口静压p
s4
，其中，x为压力测试位置总数；根据气体动力学函数计算燃烧室出口马赫数M
a4
、燃烧室出口总压P
t4
、燃烧室出口总温T
t4
和燃烧室出口静温T
s4
；根据温升法计算燃烧室燃烧效率算值η
c
。2.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机燃烧效率分析方法，其特征在于，所述根据气体动力学函数计算燃烧室出口马赫数M
a4
、燃烧室出口总压P
t4
、燃烧室出口总温T
t4
和燃烧室出口静温T
s4
的步骤包括：计算燃烧室内气体质量平均气体常数R
ave
；获取燃烧室出口比热比初值γ4、喷管出口比热比初值γ8和喷管出口马赫数M
a8
；获取燃烧室出口面积A4和排气喷管出口面积A8；根据公式，计算所述燃烧室出口马赫数M
a4
，其中，M
a8
=1；根据公式，计算所述燃烧室出口总压P
t4
；根据公式，计算所述燃烧室出口总温T
t4
；根据公式，计算所述燃烧室出口静温T
s4
。3.根据权利要求2所述的旋转爆震发动机燃烧效率分析方法，其特征在于，所述计算燃烧室内气体质量平均气体常数R
ave
的步骤包括：获取燃烧效率初值η0；根据公式，计算参与燃烧的燃油流量m
f,c
；根据公式，计算参与燃烧的空气流量m
a,c
，L0为完全燃烧单位燃油需要的理论空气量；根据公式，计算未参与燃烧的燃油流量m
f,nc
；根据公式，计算未参与燃烧的空气流量m
a,nc
；设定燃油平均化学式为C
m
H
n
，且燃烧产物为二氧化碳和水蒸气；根据公式，计算燃烧产物中二氧化碳的流量，其中，
为二氧化碳分子质量，为燃油分子质量；根据公式，计算燃烧产物中的水蒸气流量，其中，为水蒸气分子质量；根据公式，计算未参与燃烧空气中的氮气流量，其中，为氮气的质量分数；根据公式，计算未参与燃烧空气中的氧气流量，其中，为氧气的质量分数；根据公式，计算燃烧室内各组分气体的质量占比，其中，j组分包含氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气和煤油蒸汽，n=5；根据公式，计算所述燃烧室内气体质量平均气体常数R
ave
，其中，R
j
为j组分的气体常数。4.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机燃烧效率分析方法，其特征在于，所述根据温升法计算燃烧室燃烧效率算值η
c
的步骤包括：计算燃烧室出口气体质量平均定压比热C
4p,ave
；根据公式，计算燃烧室出口比热比算值γ
4,ave
，其中，C
4p,ave
为燃烧室出口气体质量平均定压比热，C
4v,ave
为燃烧室出口气体质量平均定容比热，且C
4v,ave
=C
4p,ave
‑
R
ave
；计算喷管出口总压P
t8
、喷管出口总温T
t8
和喷管出口静温T
s8
；计算喷管出口气体质量平均定压比热C
8p,ave
；根据公式，计算喷管出口比热比算值γ
8ave
，其中，C
8p,ave
为喷管出口气体质量平均定压比热，C
8v,ave
为喷管出口气体质量平均定容比热，且C
8v,ave
=C
8p,ave
‑
R
ave
；根据公式，计算燃烧室燃烧效率算值η
c
，其中，为空气的定压比热，为燃油的定压比热，T
t2
为喷注段入口空气总温，m
a
为进入燃烧室的空气流量，m
f
为进入燃烧室的燃油流量，m
g
为燃烧室内的油气混合物流量，m
g
=m
a
+m
f
，LHV为燃油的低热值。5.根据权利要求4所述的旋转爆震发动机燃烧效率分析方法，其特征在于，对燃烧室出口比热比、喷管出口比热比和燃烧室燃烧效率三者中至少其一进行迭代；所述对燃烧室出口比热比进行迭代的步骤包括：比较所述燃烧室出口比热比初值γ4与所述燃烧室出口比热比算值γ
4,ave
的差值是否小于第一预设差值，若否则将所述燃烧室出口比热比算值γ

【专利技术属性】
技术研发人员：郭善广，吴云，周剑平，杨诏，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
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