【技术实现步骤摘要】
本专利技术燃烧释热模式分析，尤其涉及一种复合型燃烧释热模式特征量化计算方法。
技术介绍
1、高超声速飞行器速度能达到5马赫以上的一类飞行器，在民用及军用领域具有相当重要的应用前景。实现高超声速飞行，动力推进系统是其关键技术之一，其中，超燃冲压发动机被誉为能够实现高超声速飞行的最佳吸气动力装置，其具有比冲高、速度快等优点，由于超燃冲压发动机内部没有转动部件，还具有可靠性高的优势。
2、在超燃冲压发动机燃烧室中，超声速来流与燃料发生反应时的燃烧释热状态可分为两类。一、从掺混角度来说，空气来流和燃料射流以扩散形式进入流道，燃料和空气之间的燃烧组织首先主要表现出扩散燃烧释热，随着大尺度涡结构的发展演化和反应混合层的生长，燃料和空气之间的掺混程度逐渐提高，形成预混燃烧区域，流场中同时存在扩散燃烧和预混燃烧。二、从流动角度来说，由于燃烧室的约束、流道内波系结构以及化学反应的影响，尽管燃烧室中燃料和空气均以超声速进入流道，但流场中仍存在亚声速、跨声速以及超声速区域，从侧面反映出流场中同时进行着亚声速燃烧释热和超声速燃烧释热模式。
3、由于超燃冲压发动机燃烧室内燃烧组织表现出复合型燃烧释热模式特征，若单从掺混角度或流动角度对燃烧释热模式进行量化，都不够全面。现将两种角度结合可得到全面的燃烧释热模式量化机制，为超燃冲压发动机燃烧室设计提供支撑。
技术实现思路
1、提供一种能够对燃烧模型进行较为全面量化的可视化后处理计算方法，可以快速识别数值模拟结果中流场燃烧释热模式的分布情况
2、有鉴于此，根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种复合型燃烧释热模式特征量化计算方法包括：
3、根据公式(1)确定表超声速流动和亚声速流动量，
4、
5、其中，sign(x)表示符号函数，当x≥0时，返回值为1，否则为-1，ma为马赫数；
6、使用公式(3)确定超声速和亚声速燃烧释热率，
7、
8、hrrsup和hrrsub分别为未对数化的超声速和亚声速燃烧释热率，hrr为总释热率；
9、根据公式(4)确定预混火焰指数和扩散火焰指数，
10、
11、其中，pre和dif分别为通过火焰指数识别的预混火焰指数和扩散火焰指数，ε为纠正量，sfi取值为1表征预混火焰，取值为-1表征扩散火焰，取值为0表征无火焰，max和min分别表示取最大值和最小值函数，燃料质量分数yf、氧化剂质量分数yo，
12、使用公式(5)确定预混和扩散燃烧释热率，
13、
14、其中，log_hrrpre和log_hrrdif分别为预混和扩散燃烧释热率的对数。
15、可选地，根据公式(6)确定超声速和亚声速燃烧释热模式沿流向占比，
16、
17、其中，hrrsup和hrrsub分别为未对数化的超声速和亚声速燃烧释热率，由公式(3)确定，ηsub和ηsub分别为超声速和亚声速燃烧释热贡献率，dsr为x截面上发生化学反应的面积微元。
18、可选地，根据公式(7)确定扩散和预混燃烧释热模式沿流向占比，
19、
20、其中，ηpre和ηdif分别为预混和扩散燃烧释热贡献率，dsr为x截面上发生化学反应的面积微元。
21、可选地，根据公式(8)确定亚声速预混燃烧释热率、超声速预混燃烧释热率、亚声速扩散燃烧释热率和超声速扩散燃烧释热率，
22、
23、其中，hrrpresub、hrrpresup、hrrdifsub和hrrdifsup分别表示亚声速预混燃烧释热率、超声速预混燃烧释热率、亚声速扩散燃烧释热率和超声速扩散燃烧释热率。
24、可选地，根据公式(9)确定整个流场中超声速和亚声速燃烧释热总贡献率，
25、
26、其中，qsup和qsub分别为超声速释热通量和亚声速释热通量，ηtotalsup和ηtotalsub分别为整个流场中超声速和亚声速燃烧释热总贡献率，dar为发生化学反应的面积微元，即为单个网格面积，q代表整个流场的总释热通量，根据公式(10)确定发生化学反应的面积微元dar的积分面积，
27、asup＝∫supdar,asub＝∫subdar (10)
28、asup和asub分别为超声速和亚声速燃烧区面积。
29、可选地，根据公式(11)确定整个流场中预混和扩散燃烧释热总贡献率，
30、
31、其中，qpre和qdif分别为预混燃烧释热通量和扩散燃烧释热通量，ηtotalpre和ηtotaldif分别为整个流场中预混和扩散燃烧释热总贡献率，根据公式(12)确定发生化学反应的面积微元dar的积分面积，
32、apre＝∫predar,adif＝∫-difdar (12)
33、其中，apre和adif分别为预混和扩散燃烧区面积。
34、可选地，根据公式(13)确定复合型燃烧流场中的亚声速预混燃烧释热量qpresub、超声速预混燃烧释热量qpresub、亚声速扩散燃烧释热量qpresub和超声速扩散燃烧释热量qpresub，
35、
36、其中，dar为发生化学反应的面积微元。
37、可选地，根据公式(10)确定超声速和亚声速燃烧释热模式面积以及各自占比，
38、
39、其中，asup和asub分别为超声速和亚声速燃烧区面积，ζsup和ζsub分别为超声速和亚声速燃烧释热面积占比。
40、可选地，根据公式(12)确定预混和扩散燃烧区面积以及各自占比，
41、
42、其中，apre和adif分别为预混和扩散燃烧区面积，ζpre和ζdif分别为预混和扩散速燃烧区占比。
43、通过积分计算可快速得到燃烧室整体的复合型燃烧释热模式的占比情况，提高了计算效率以及仿真结果后处理效率。
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1.一种复合型燃烧释热模式特征量化计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(6)确定超声速和亚声速燃烧释热模式沿流向占比，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(7)确定扩散和预混燃烧释热模式沿流向占比，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(8)确定亚声速预混燃烧释热率、超声速预混燃烧释热率、亚声速扩散燃烧释热率和超声速扩散燃烧释热率，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(9)确定整个流场中超声速和亚声速燃烧释热总贡献率，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(11)确定整个流场中预混和扩散燃烧释热总贡献率，
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据公式(13)确定复合型燃烧流场中的亚声速预混燃烧释热量Qpresub、超声速预混燃烧释热量Qpresub、亚声速扩散燃烧释热量Qpresub和超声速扩散燃烧释热量Qpresub，
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(10)确定超声速
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(12)确定预混和扩散燃烧区面积以及各自占比，
...【技术特征摘要】
1.一种复合型燃烧释热模式特征量化计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(6)确定超声速和亚声速燃烧释热模式沿流向占比，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(7)确定扩散和预混燃烧释热模式沿流向占比，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(8)确定亚声速预混燃烧释热率、超声速预混燃烧释热率、亚声速扩散燃烧释热率和超声速扩散燃烧释热率，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(9)确定整个流场中超声速和亚声速燃烧释热总贡献率，
【专利技术属性】
技术研发人员：李春雷，杨水锋，赵同钢，向华波，林可，王睿，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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