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喷注混合下冲压式爆震发动机起爆与传播模拟研究
1
作者 赵万东 梁剑寒 +2 位作者 王鑫鑫 姚轶智 杨雄 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1225-1234,共10页
针对吸气式冲压爆震发动机的喷注混合、火焰加速、爆燃转爆震(DDT)、爆震传播等多物理过程,利用高分辨率数值模拟对其进行了详细研究。采用求解自适应网格加密方法下的Navier-Stokes方程,并考虑详细的11组分27步氢空气化学反应机理,得... 针对吸气式冲压爆震发动机的喷注混合、火焰加速、爆燃转爆震(DDT)、爆震传播等多物理过程,利用高分辨率数值模拟对其进行了详细研究。采用求解自适应网格加密方法下的Navier-Stokes方程,并考虑详细的11组分27步氢空气化学反应机理,得到了在亚声速来流与喷注混合条件下的完整冲压式爆震发动机工作过程。为了快速实现DDT,光滑管中采用了多组横向对喷射流。结果表明:在考虑来流与喷注混合条件下,混合气的当量比分布极其不均匀;多组横向空气射流障碍物提高了混合物均匀性,同时促进了DDT的发生;在燃烧产物膨胀过程中,发现二次膨胀现象;在尾气膨胀与大气环境相互作用下,流场出现流动不稳定结构。此外,混合与吹除过程占据冲压式爆震发动机的大部分工作时间。 展开更多
关键词 火箭发动机 爆震发动机 爆震燃烧 火焰加速 爆燃转爆震(DDT)
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超声速燃烧火焰放热区结构CH-PLIF成像技术 被引量：7
2
作者 梁剑寒 李韵 +4 位作者 孙明波 吴戈 朱家健 高强 李博 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期27-33,共7页
超燃冲压发动机是吸气式高超声速飞行器的关键部件之一,超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构的研究对揭示超声速燃烧的稳焰机理具有重要意义。利用平面激光诱导荧光(Planar Laser-Induced Fluorescence,PLIF)技术测量了超声速燃烧直连式试... 超燃冲压发动机是吸气式高超声速飞行器的关键部件之一,超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构的研究对揭示超声速燃烧的稳焰机理具有重要意义。利用平面激光诱导荧光(Planar Laser-Induced Fluorescence,PLIF)技术测量了超声速燃烧直连式试验台燃烧过程中重要自由基CH的二维分布,实现了超声速燃烧火焰放热区结构的可视化。在开敞空间的低速射流火焰炉中使用甲烷/空气预混火焰对CH-PLIF技术进行了初步验证和系统优化,再利用CH-PLIF技术在凹腔稳焰的超燃直连台上实现了超声速燃烧火焰放热区结构的二维可视化,并与OH-PLIF和CH自发辐射测量结果进行了对比。实验结果表明,在开敞空间的低速射流预混火焰中,火焰放热区会发生扭曲、褶皱和分裂等现象,随着雷诺数的增大,火焰锋面褶皱程度更加显著;在凹腔稳焰的超声速燃烧中,火焰放热区高度褶皱和破碎,放热区结构的厚度为0.5～6.5 mm,同时也存在放热区的分裂与剥离等现象。CH-PLIF技术能够以较高的空间分辨率更准确地呈现凹腔超声速火焰放热区的结构,其在凹腔稳焰的超声速燃烧诊断中具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 CH-PLIF 超声速燃烧 火焰结构 放热区 激光诱导荧光 湍流火焰
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超燃发动机垂直燃料喷射的数值研究 被引量：4
3
作者 梁剑寒 王正华 王承尧 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期12-14,共3页
采用隐式有限体积法求解可压NS方程及组分方程,对超燃发动机内的垂直燃料喷射的三维混合流场进行了数值研究。计算结果表明,采用小角度的楔形喷口,可以基本消除喷口上游的分离区,而且其燃料贯穿性能更好。
关键词 超燃发动机 燃料喷射 数值仿真 楔形喷口
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超燃冲压发动机燃烧室三维化学反应流场的数值模拟 被引量：6
4
作者 梁剑寒 王承尧 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期1-4,13,共5页
采用LU隐式方法强耦合求解有限体积法离散的完全N－S方程及组分方程，数值模拟超燃冲压发动机燃烧室内的化学反应流场。计算中采用了AUSM通量分裂格式，两方程的化学反应模型和Baldwin－Lomax代数湍流模型。计算结果与可能的实验结果进... 采用LU隐式方法强耦合求解有限体积法离散的完全N－S方程及组分方程，数值模拟超燃冲压发动机燃烧室内的化学反应流场。计算中采用了AUSM通量分裂格式，两方程的化学反应模型和Baldwin－Lomax代数湍流模型。计算结果与可能的实验结果进行了比较。 展开更多
关键词 冲压进气 燃烧室 三维流 数值仿真 化学反应
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斜坡增强混合的数值研究 被引量：3
5
作者 梁剑寒 王正华 王承尧 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期49-52,共4页
采用隐式方法求解三维可压Ｎ－Ｓ方程及组分方程，数值模拟了后掠、无后掠斜坡的混合增强流场。比较了两种斜坡的混合增强效果及产生的流向涡量的强度。计算结果表明后掠斜坡产生流向涡的强度明显高于无后掠斜坡，其混合增强效果也更好。
关键词 超音速燃烧 湍流混合 斜激波 航空发动机
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超燃发动机燃烧室流场的数值模拟 被引量：1
6
作者 梁剑寒 王承尧 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第1期13-17,共5页
用显式有限差分法对超燃发动机（Ｓｃｒａｍｊｅｔ）的燃烧室内流场进行了数值模拟。计算中采用了ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ两步显格式、Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型以及两方程、四组分的化学反应模型。为了解决源项的刚性问题... 用显式有限差分法对超燃发动机（Ｓｃｒａｍｊｅｔ）的燃烧室内流场进行了数值模拟。计算中采用了ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ两步显格式、Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型以及两方程、四组分的化学反应模型。为了解决源项的刚性问题，运用点隐式方法对它作了隐式处理。 展开更多
关键词 突扩 燃烧室 超音速燃烧 流动分布 数值模拟
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超燃发动机燃烧室三维化学反应流场的数值模拟 被引量：1
7
作者 梁剑寒 王承尧 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期269-274,共6页
采用ＬＵ隐式方法强耦合求解有限体积法离散的完全Ｎ－Ｓ方程及组份方程，数值模拟超燃发动机燃烧室内的化学反应流场。计算中采用了ＡＵＳＭ通量分裂格式，两方程及八方程的化学反应模型。计算得到了流场的结构与组份分布，并对两种化... 采用ＬＵ隐式方法强耦合求解有限体积法离散的完全Ｎ－Ｓ方程及组份方程，数值模拟超燃发动机燃烧室内的化学反应流场。计算中采用了ＡＵＳＭ通量分裂格式，两方程及八方程的化学反应模型。计算得到了流场的结构与组份分布，并对两种化学反应模型的结果进行了比较与分析。 展开更多
关键词 超燃发动机 化学反应流 数值模拟 燃烧室
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网络时代大学教育的几点思考 被引量：2
8
作者 梁剑寒 侯中喜 《高等教育研究学报》 2000年第4期58-59,共2页
计算机网络技术的发展给现代教学提供了先进的技术支持 ,同时也给大学教育带来了负面影响 。
关键词 网络技术 教育模式 大学 传统教育
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超燃发动机化学非平衡流场的并行计算
9
作者 梁剑寒 王正华 +1 位作者 李桦 王承尧 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2002年第z1期70-76,共7页
本文在工作站群机及大规模并行处理机 (MPP)上进行了超燃发动机内氢气 /空气的混合与燃烧流场的并行计算。根据两类并行机的不同时延特性 ,采用不同的使通讯开销最小的分区方法。同时针对不同类型的问题采用了恰当的并行策略。在两类并... 本文在工作站群机及大规模并行处理机 (MPP)上进行了超燃发动机内氢气 /空气的混合与燃烧流场的并行计算。根据两类并行机的不同时延特性 ,采用不同的使通讯开销最小的分区方法。同时针对不同类型的问题采用了恰当的并行策略。在两类并行机上均得到了计算结果及令人满意的并行加速比。 展开更多
关键词 超燃发动机 并行计算 工作站群机 MPP机
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超燃发动机激波增强混合的数值研究
10
作者 梁剑寒 王承尧 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1999年第3期346-350,共5页
采用数值方法求解三维可压 Ｎ Ｓ方程，模拟了斜激波增强超声速氢／空气混合的过程。对不同强度激波混合增强的效率进行了比较。计算表明利用斜激波增强混合是一种行之有效的方法。
关键词 超燃发动机 激波 混合增强 数值方法 NS方程
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高超声速飞行器动力系统研究进展 被引量：64
11
作者 王振国 梁剑寒 +3 位作者 丁猛 范晓樯 吴继平 林志勇 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期716-739,共24页
简要介绍了高超声速飞行器动力系统的概况.第2部分介绍了超燃冲压发动机、爆震发动机和组合循环发动机等典型高超声速吸气式发动机的基本工作原理与系统组成,描述了各自的特点.第3部分阐述了高超声速飞行器动力系统存在的难点问题,并列... 简要介绍了高超声速飞行器动力系统的概况.第2部分介绍了超燃冲压发动机、爆震发动机和组合循环发动机等典型高超声速吸气式发动机的基本工作原理与系统组成,描述了各自的特点.第3部分阐述了高超声速飞行器动力系统存在的难点问题,并列出了在总体设计、进气道、燃烧室、尾喷管、热防护、轻质结构、燃油供应与控制等方面的关键技术.第4部分回顾了上述几种典型发动机的发展历程,比较全面地介绍了世界主要航空、航天大国在动力系统关键技术攻关与系统研制方面的主要研究计划和取得的主要进展,总结了经验教训,指出了发展趋势.第5部分阐述了高超声速飞行器动力系统中的燃烧过程及其燃烧基本问题,介绍了主要研究进展. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 超燃冲压发动机 爆震发动机 组合循环发动机 超声速燃烧 爆震燃烧
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碳氢燃料超燃冲压发动机点火技术试验 被引量：24
12
作者 丁猛 余勇 +2 位作者 梁剑寒 刘卫东 王振国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期566-569,共4页
在超燃冲压发动机直联式试验中,对液体碳氢燃料超声速燃烧的点火技术进行了研究,比较了多种点火方式包括氢气引导火焰点火、火炬点火器、固体装药点火器以及电火花塞的点火效果,并成功实现了氢气引导火焰与火炬点火方式下煤油的可靠着... 在超燃冲压发动机直联式试验中,对液体碳氢燃料超声速燃烧的点火技术进行了研究,比较了多种点火方式包括氢气引导火焰点火、火炬点火器、固体装药点火器以及电火花塞的点火效果,并成功实现了氢气引导火焰与火炬点火方式下煤油的可靠着火和持续稳定燃烧,煤油当量比范围约为0 87～1 72。在氢气引导火焰点火方式中,通过增加支板和改变氢气喷注位置,可将最小氢气当量比由0 34降为0 068。通过氢气引导火焰点火和火炬点火对比试验表明在相同的燃料喷注方式和当量比下,发动机工况基本与点火方式无关。 展开更多
关键词 冲压喷气发动机 超音速燃烧 燃料 点火 点火器
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煤油超音速燃烧的试验研究 被引量：16
13
作者 余勇 丁猛 +4 位作者 刘卫东 梁剑寒 沈赤兵 周进 王振国 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期1-4,共4页
在地面直连式试车台上,研究了煤油碳氢燃料超燃冲压发动机的点火燃烧性能。通过测量模型发动机壁面压力分布,比较了不同工况下的煤油点火燃烧性能。试验结果表明,在当量比为0.27～1.46的大范围内,煤油在超燃冲压模型发动机中能够成功点... 在地面直连式试车台上,研究了煤油碳氢燃料超燃冲压发动机的点火燃烧性能。通过测量模型发动机壁面压力分布,比较了不同工况下的煤油点火燃烧性能。试验结果表明,在当量比为0.27～1.46的大范围内,煤油在超燃冲压模型发动机中能够成功点火,支板和凹腔对煤油在超声速气流中的点火及稳定燃烧有重要作用,少量氢气的喷入对煤油的点火燃烧有良好的促进作用。太厚的支板、过高的当量比、模型发动机第一级燃烧室加入燃料过多会使发动机壅塞,影响隔离段的正常工作,进而影响加热器喷管工作。 展开更多
关键词 超燃冲压模型发动机 碳氢燃料 直连式试验 超音速燃烧 煤油 点火燃烧性能 航空发动机
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开启式高超声速进气道启动性能试验 被引量：17
14
作者 王翼 范晓樯 +2 位作者 梁剑寒 刘卫东 王振国 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1014-1018,共5页
设计了具有入口开启功能的高超声速进气道,并在Ma=6连续式自由射流风洞中进行了启动性能的试验研究.通过对进气道壁面静压变化和捕获流量的测量,验证了此种具有开启功能的变几何方案的可行性.试验结果表明,开启机构能够有效地提高进气... 设计了具有入口开启功能的高超声速进气道,并在Ma=6连续式自由射流风洞中进行了启动性能的试验研究.通过对进气道壁面静压变化和捕获流量的测量,验证了此种具有开启功能的变几何方案的可行性.试验结果表明,开启机构能够有效地提高进气道的启动性能.分析认为,进气道入口的逐渐打开过程辅助进气道建立起超声速流场.同时,开启机构避免了进气道自启动的迟滞效应,使进气道实现启动. 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 高超声速进气道 变几何 启动性能 自由射流实验
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文氏管在煤油燃料超燃冲压发动机中的应用 被引量：15
15
作者 丁猛 吴继平 +2 位作者 梁剑寒 刘卫东 王振国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期16-19,共4页
为了提高试验效率, 将文氏管流量控制技术应用到液体煤油燃料超燃冲压发动机地面直连式试验中,在一次试车中完成了多个燃料当量比的试验。在模型发动机 2 5s工作时间内, 利用流量调节系统实现了煤油流量阶梯变化, 对应当量比分别为 1 01... 为了提高试验效率, 将文氏管流量控制技术应用到液体煤油燃料超燃冲压发动机地面直连式试验中,在一次试车中完成了多个燃料当量比的试验。在模型发动机 2 5s工作时间内, 利用流量调节系统实现了煤油流量阶梯变化, 对应当量比分别为 1 01, 0 88和 0 71, 随着燃料流量减小, 超燃冲压模型发动机维持稳定燃烧, 发动机推力减小, 燃烧室压力降低, 隔离段内预燃激波串位置后移。试验结果说明文氏管流量控制系统工作稳定, 调节过程清晰, 达到预定试验目的, 并且该技术可作为一个有效的手段应用到变当量比超燃冲压发动机燃烧过程动态特性研究中。 展开更多
关键词 冲压喷气发动机 超音速燃烧 燃料 流量控制 文氏管
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变几何喉道对超燃冲压发动机点火与燃烧性能的影响 被引量：12
16
作者 潘余 李大鹏 +2 位作者 刘卫东 梁剑寒 王振国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期225-229,共5页
为了研究变几何喉道对双模态超燃冲压发动机工作的影响,对可变几何喉道的双模态超燃冲压发动机在不同当量比时模态转换前后进行了比较,对几何喉道的大小对点火和燃烧性能的影响进行了试验研究。结果表明,可变几何喉道不但有利于超燃发... 为了研究变几何喉道对双模态超燃冲压发动机工作的影响,对可变几何喉道的双模态超燃冲压发动机在不同当量比时模态转换前后进行了比较,对几何喉道的大小对点火和燃烧性能的影响进行了试验研究。结果表明,可变几何喉道不但有利于超燃发动机点火和火焰稳定,提高发动机燃烧性能,而且可以快速的实现亚/超模态间的转换,但是几何喉道的大小直接会影响发动机点火和燃烧性能。 展开更多
关键词 超音速冲压喷气发动机 模态转换^+ 变几何喉道^+ 点火 燃烧性能
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部分预混超声速燃烧火焰面模式研究综述 被引量：12
17
作者 孙明波 范周琴 +2 位作者 梁剑寒 刘卫东 王振国 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期634-641,共8页
采用部分预混火焰面模式建模与仿真已经成为超声速燃烧数值研究的主要趋势之一.系统回顾了超声速燃烧火焰面模式的发展历程,针对其应用的两个基本问题进行总结:一是火焰面模式在超声速燃烧中的物理存在问题,二是超声速燃烧火焰面模式的... 采用部分预混火焰面模式建模与仿真已经成为超声速燃烧数值研究的主要趋势之一.系统回顾了超声速燃烧火焰面模式的发展历程,针对其应用的两个基本问题进行总结:一是火焰面模式在超声速燃烧中的物理存在问题,二是超声速燃烧火焰面模式的建模问题.重点分析了火焰面模式应用于超声速燃烧的难点,提出了超声速燃烧火焰面模式建模应兼顾的问题. 展开更多
关键词 部分预混湍流燃烧 火焰模式 火焰面模式 超声速燃烧
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喷注方式对双模态冲压发动机燃烧稳定性的影响 被引量：11
18
作者 李大鹏 潘余 +2 位作者 梁剑寒 刘卫东 王振国 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期10-14,共5页
在模拟飞行马赫数Ma=4的直连式试验设备基础上,采用固定几何双模态冲压发动机燃烧室构型,使用液体煤油作为燃料,并用火炬式点火器点火,研究不同喷注方式下的火焰稳定性。试验研究表明:在加热器来流总温、总压较低的条件下,火焰稳定较难... 在模拟飞行马赫数Ma=4的直连式试验设备基础上,采用固定几何双模态冲压发动机燃烧室构型,使用液体煤油作为燃料,并用火炬式点火器点火,研究不同喷注方式下的火焰稳定性。试验研究表明:在加热器来流总温、总压较低的条件下,火焰稳定较难实现;煤油喷注方式对双模态冲压发动机燃烧室内燃烧稳定性影响很大。 展开更多
关键词 双模态冲压发动机 燃烧室 燃烧稳定性 煤油
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碳氢燃料超燃冲压发动机进气道与燃烧室匹配性能试验研究 被引量：11
19
作者 丁猛 梁剑寒 +1 位作者 刘卫东 王振国 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期27-31,共5页
在模拟飞行马赫数Ma=6,高度25km条件的液体碳氢燃料超燃冲压发动机自由射流试验中,对比研究了4种不同进气道,不同燃烧室入口条件下模型发动机的点火与燃烧性能。试验结果表明几何内收缩比3的侧压式进气道的出口压强低而无法实现模型发... 在模拟飞行马赫数Ma=6,高度25km条件的液体碳氢燃料超燃冲压发动机自由射流试验中,对比研究了4种不同进气道,不同燃烧室入口条件下模型发动机的点火与燃烧性能。试验结果表明几何内收缩比3的侧压式进气道的出口压强低而无法实现模型发动机的点火;进气道增加部分前体压缩,模型发动机则能够维持稳定燃烧,得到正推力;采用较高收缩比5 35的三维进气道的出口流场畸变程度较高,降低了隔离段抗反压的能力,会对燃烧性能产生很大影响,燃烧效率、发动机推力显著下降,甚至可能导致发动机熄火。不同长度的隔离段对比研究表明隔离段加长能够提高抗反压能力,有助于实现煤油分级燃烧,提高燃烧效率。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 超声速燃烧 碳氢燃料 进气道 自由射流
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Ma=4液体碳氢燃料超燃冲压发动机点火试验 被引量：9
20
作者 李大鹏 丁猛 +2 位作者 梁剑寒 刘卫东 王振国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期385-389,395,共6页
在模拟飞行马赫数Ma=4,飞行高度H=20 km的条件下,针对不同燃料喷射方式、不同点火位置以及不同燃料当量比,进行了液体碳氢燃料超燃冲压发动机内点火过程的直连式试验研究。试验结果表明,在低飞行马赫数条件下,采用火花塞+引导氢的点火... 在模拟飞行马赫数Ma=4,飞行高度H=20 km的条件下,针对不同燃料喷射方式、不同点火位置以及不同燃料当量比,进行了液体碳氢燃料超燃冲压发动机内点火过程的直连式试验研究。试验结果表明,在低飞行马赫数条件下,采用火花塞+引导氢的点火方式可以顺利实现单一点火位置条件下的火焰传播过程,并最终在整个燃烧室内实现各喷射位置燃料的燃烧;采用火花塞+引导氢的点火方式有利于实现煤油的点火、火焰维持与稳定燃烧;对于多位置喷油方案,引导氢与煤油的相对位置和当量比配比会使各喷射位置煤油的燃烧产生相互影响;试验最终在当量比0.66的条件下实现了煤油自持、稳定的燃烧。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 点火 煤油 稳定燃烧 自持燃烧
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