超燃冲压动员机迟滞效应机理方面获得冲破
发布时间:2025-02-02 08:31
超燃冲压动员机中存在一种特别的景象,即雷同活动把持参数,因为汗青门路的差别,可能形成动员机存在非独一的运转模态跟任务裕度。超燃冲压动员机在模态转换进程中存在焚烧迟滞效应在比年来的海内本地面试验中失掉普遍证明。作为高明声速飞翔的首选能源,超燃冲压动员机中的迟滞效应给动员机的自动把持带来宏大艰苦。现在对于迟滞效应的研讨多为试验景象察看。经由过程数值手腕正确复现焚烧迟滞景象并提醒其机理是超声速焚烧研讨的挑衅性困难之一。这是由于焚烧迟滞景象波及诸多的多物理耦合要素,适度简化的物理模子跟焚烧化学反映机理睬“漏掉”这一景象。另一个起因是焚烧迟滞景象是一个静态演变进程,其数值复现对盘算资本的需要极年夜。比年来,中国迷信院力学研讨所空天飞翔器数值模仿课题组提出了以静态分区火焰面模子(DZFM)为中心的“六位一体”超声速焚烧模子系统,在高保真的同时实现了盘算效力的量级式晋升(比拟FLUENT晋升60倍)。相干任务以“Combustion Hysteresis Phenomenon in a Dual-Mode Scramjet”为题宣布于航空航天范畴顶级期刊AIAA Journal。基于传统方式的超声速焚烧工程模仿多基于百万级网格,而静态分区火焰面模子能够在不明显增添盘算资本的条件下实现亿级网格的超声速焚烧年夜涡模仿。静态分区观点的提出无效下降了年夜涡模仿等高剖析度盘算方式的工程利用门槛,为数值复现焚烧迟滞景象进而提醒其内涵机理奠基了方式基本。研讨团队针对弗吉尼亚年夜学马赫5非扫掠斜坡稳焰动员机构型,应用高保真高效力的超声速湍流焚烧模仿方式(IDDES+DZFM),正确复现了动员机模态转换的临界当量比区间0.14~0.17,捕获到了该构型在空中试验中观察到的焚烧迟滞景象。研讨进一步阐释了焚烧迟滞发生的起因:亚燃模态下上游伪激波构造跟卑鄙焚烧地区在亚声速反应回路中的物理竞争机制)。研讨进一步提醒了迟滞效应答动员机机能的影响法则;固然发生了更年夜的总压丧失,然而焚烧效力有22%的晋升,同比动员机推力机能晋升了19%。论文第一作者为力学所22级硕博连读生王宇,通信作者为姚卫研讨员。该研讨由中国迷信院力学研讨所与航天科工三院31所结合发展。研讨失掉了国度重点研发打算 (2021YFA0719204)、国度天然迷信基金(12272387)跟中国迷信院策略性先导科技专项(XDB0500301)等的支撑。