超声速凹腔稳焰器中流动混合与燃烧

超声速凹腔稳焰器中流动混合与燃烧
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作者: , ,
出版社: 科学出版社
2021-05
版次: 31
ISBN: 9787030682659
定价: 98.00
装帧: 其他
开本: 其他
纸张: 胶版纸
页数: 210页
字数: 280.000千字
分类: 工程技术
  • 凹腔作为一种结构简单并且利于高效低阻燃烧的稳焰装置,已经被广泛应用在超燃冲压发动机工程实践和学术研究中。本书全面综述超声速凹腔稳焰器中的气流流动混合与燃料燃烧过程**研究进展,采用理论分析、数值计算与实验研究相结合的方法,系统介绍凹腔中的气流流动模式、燃料输运与混合过程、点火过程、火焰稳定与稳燃模式以及火焰闪回过程,并对超声速凹腔稳焰器构型及其燃烧组织的设计提出了建议。 目录

    前言

    第1章 绪论 1

    1.1 超声速凹腔稳焰器 1

    1.2 超声速凹腔稳焰器中的流动与混合特性 3

    1.2.1 流动特性 3

    1.2.2 燃料喷注与混合特性 4

    1.3 超声速凹腔稳焰器中的点火过程 6

    1.3.1 引导点火 8

    1.3.2 节流点火 8

    1.3.3 热射流点火 9

    1.3.4 等离子体点火 9

    1.3.5 活性添加剂点火 10

    1.4 超声速凹腔稳焰器中的火焰稳定与稳焰模式 10

    1.4.1 火焰稳定 10

    1.4.2 稳焰机理 11

    1.5 超声速凹腔稳焰器中的火焰闪回过程 14

    1.5.1 热壅塞诱发火焰闪回 15

    1.5.2 自点火诱发火焰闪回 15

    1.5.3 爆燃转爆轰诱发火焰闪回 16

    1.6 本书篇章结构 17

    参考文献 17

    第2章 凹腔中的流动模式分析 26

    2.1 二维流动特性 26

    2.1.1 二维流动算例设置 26

    2.1.2 瞬态流场结构与分析 29

    2.1.3 时均流场结构与流动特性 31

    2.2 流动模式与剪切层增长模型 37

    2.2.1 冷态流动模式 37

    2.2.2 剪切层增长模型 43

    2.3 本章小结 48

    参考文献 48

    第3章 凹腔中的燃料输运与混合过程 49

    3.1 燃料输运与混合流场结构特征 49

    3.1.1 仿真工况设置 49

    3.1.2 凹腔上游喷注混合流场结构特征 51

    3.1.3 不同动量比下凹腔中的喷注混合过程 56

    3.2 燃料喷注方案对燃料输运与混合过程的影响 59

    3.2.1 仿真工况设置 60

    3.2.2 不同凹腔上游燃料喷注距离条件下的燃料输运与混合过程 63

    3.2.3 不同凹腔上游燃料喷注方案条件下的燃料输运与混合过程 66

    3.2.4 不同凹腔主动式燃料喷注方案条件下的燃料输运与混合过程 70

    3.2.5 凹腔组合式燃料喷注方案的燃料输运与混合过程 71

    3.3 凹腔突扩构型对燃料输运与混合过程的影响 73

    3.3.1 仿真工况设置 73

    3.3.2 凹腔构型对燃料输运及混合流场的影响 75

    3.4 本章小结 81

    参考文献 82

    第4章 凹腔中的点火过程 84

    4.1 燃料喷注方案对强迫点火过程的影响 84

    4.1.1 实验方案设计 84

    4.1.2 聚能火花塞点火 86

    4.1.3 激光诱导等离子体点火 91

    4.2 凹腔构型对强迫点火过程的影响 94

    4.2.1 实验方案设计 94

    4.2.2 初始火焰形成与发展实验 96

    4.2.3 强迫点火后燃烧室中的稳定火焰建立过程 100

    4.3 强迫点火过程点火位置优化 102

    4.3.1 实验方案设计 102

    4.3.2 聚能火花塞点火 104

    4.3.3 激光诱导等离子体点火 106

    4.4 强迫点火模式分析 116

    4.4.1 实验方案设计 116

    4.4.2 强迫点火过程分析 117

    4.4.3 强迫点火模式研究 122

    4.5 强迫点火源作用过程 124

    4.5.1 实验方案设计 124

    4.5.2 强迫点火过程三维算例验证分析 125

    4.5.3 强迫点火源作用过程二维仿真研究 128

    4.6 本章小结 133

    参考文献 134

    第5章 凹腔中的火焰稳定与稳燃模式 136

    5.1 凹腔上游喷注燃料的燃烧流场特征 136

    5.1.1 实验工况与计算设置 136

    5.1.2 后缘突扩凹腔中乙烯燃烧流场结构特征分析 142

    5.1.3 后缘突扩凹腔中氢气燃烧流场结构特征分析 148

    5.2 燃料喷注方案对火焰结构与燃烧强度的影响 151

    5.2.1 实验工况 151

    5.2.2 燃料喷注方案对火焰稳定过程的影响 152

    5.3 凹腔构型对火焰结构与燃烧强度的影响 160

    5.3.1 不同凹腔构型条件下的氢气火焰结构 160

    5.3.2 不同当量比条件下的乙烯火焰结构 164

    5.4 凹腔中的稳燃模式 168

    5.4.1 不同凹腔构型条件下的稳燃模式 168

    5.4.2 后缘突扩凹腔中稳燃模式的动态切换 172

    5.4.3 后缘突扩凹腔对稳燃模式的影响 176

    5.5 本章小结 180

    参考文献 182

    第6章 凹腔中的火焰闪回过程 183

    6.1 燃料喷注方案对火焰闪回过程的影响 183

    6.1.1 不同燃料喷注压力 183

    6.1.2 不同燃料喷注距离 186

    6.1.3 不同燃料喷注角度 187

    6.1.4 不同燃料喷嘴数量 189

    6.2 凹腔构型对火焰闪回过程的影响 189

    6.2.1 不同凹腔长深比 192

    6.2.2 不同凹腔后缘倾角 193

    6.2.3 不同氮气节流位置 193

    6.3 边界层条件及多种扰动因素对火焰闪回过程的影响 193

    6.3.1 仿真条件 194

    6.3.2 凹腔对火焰稳定性的影响 197

    6.3.3 边界层条件对火焰闪回的影响 198

    6.3.4 多种扰动因素对火焰闪回的影响 200

    6.4 火焰闪回诱发机制的理论模型 202

    6.4.1 超声速燃烧火焰闪回诱发机制模型 202

    6.4.2 超声速燃烧自点火与火焰传播竞争模型 206

    6.5 本章小结 208

    参考文献 209

     
  • 内容简介:
    凹腔作为一种结构简单并且利于高效低阻燃烧的稳焰装置,已经被广泛应用在超燃冲压发动机工程实践和学术研究中。本书全面综述超声速凹腔稳焰器中的气流流动混合与燃料燃烧过程**研究进展,采用理论分析、数值计算与实验研究相结合的方法,系统介绍凹腔中的气流流动模式、燃料输运与混合过程、点火过程、火焰稳定与稳燃模式以及火焰闪回过程,并对超声速凹腔稳焰器构型及其燃烧组织的设计提出了建议。
  • 目录:
    目录

    前言

    第1章 绪论 1

    1.1 超声速凹腔稳焰器 1

    1.2 超声速凹腔稳焰器中的流动与混合特性 3

    1.2.1 流动特性 3

    1.2.2 燃料喷注与混合特性 4

    1.3 超声速凹腔稳焰器中的点火过程 6

    1.3.1 引导点火 8

    1.3.2 节流点火 8

    1.3.3 热射流点火 9

    1.3.4 等离子体点火 9

    1.3.5 活性添加剂点火 10

    1.4 超声速凹腔稳焰器中的火焰稳定与稳焰模式 10

    1.4.1 火焰稳定 10

    1.4.2 稳焰机理 11

    1.5 超声速凹腔稳焰器中的火焰闪回过程 14

    1.5.1 热壅塞诱发火焰闪回 15

    1.5.2 自点火诱发火焰闪回 15

    1.5.3 爆燃转爆轰诱发火焰闪回 16

    1.6 本书篇章结构 17

    参考文献 17

    第2章 凹腔中的流动模式分析 26

    2.1 二维流动特性 26

    2.1.1 二维流动算例设置 26

    2.1.2 瞬态流场结构与分析 29

    2.1.3 时均流场结构与流动特性 31

    2.2 流动模式与剪切层增长模型 37

    2.2.1 冷态流动模式 37

    2.2.2 剪切层增长模型 43

    2.3 本章小结 48

    参考文献 48

    第3章 凹腔中的燃料输运与混合过程 49

    3.1 燃料输运与混合流场结构特征 49

    3.1.1 仿真工况设置 49

    3.1.2 凹腔上游喷注混合流场结构特征 51

    3.1.3 不同动量比下凹腔中的喷注混合过程 56

    3.2 燃料喷注方案对燃料输运与混合过程的影响 59

    3.2.1 仿真工况设置 60

    3.2.2 不同凹腔上游燃料喷注距离条件下的燃料输运与混合过程 63

    3.2.3 不同凹腔上游燃料喷注方案条件下的燃料输运与混合过程 66

    3.2.4 不同凹腔主动式燃料喷注方案条件下的燃料输运与混合过程 70

    3.2.5 凹腔组合式燃料喷注方案的燃料输运与混合过程 71

    3.3 凹腔突扩构型对燃料输运与混合过程的影响 73

    3.3.1 仿真工况设置 73

    3.3.2 凹腔构型对燃料输运及混合流场的影响 75

    3.4 本章小结 81

    参考文献 82

    第4章 凹腔中的点火过程 84

    4.1 燃料喷注方案对强迫点火过程的影响 84

    4.1.1 实验方案设计 84

    4.1.2 聚能火花塞点火 86

    4.1.3 激光诱导等离子体点火 91

    4.2 凹腔构型对强迫点火过程的影响 94

    4.2.1 实验方案设计 94

    4.2.2 初始火焰形成与发展实验 96

    4.2.3 强迫点火后燃烧室中的稳定火焰建立过程 100

    4.3 强迫点火过程点火位置优化 102

    4.3.1 实验方案设计 102

    4.3.2 聚能火花塞点火 104

    4.3.3 激光诱导等离子体点火 106

    4.4 强迫点火模式分析 116

    4.4.1 实验方案设计 116

    4.4.2 强迫点火过程分析 117

    4.4.3 强迫点火模式研究 122

    4.5 强迫点火源作用过程 124

    4.5.1 实验方案设计 124

    4.5.2 强迫点火过程三维算例验证分析 125

    4.5.3 强迫点火源作用过程二维仿真研究 128

    4.6 本章小结 133

    参考文献 134

    第5章 凹腔中的火焰稳定与稳燃模式 136

    5.1 凹腔上游喷注燃料的燃烧流场特征 136

    5.1.1 实验工况与计算设置 136

    5.1.2 后缘突扩凹腔中乙烯燃烧流场结构特征分析 142

    5.1.3 后缘突扩凹腔中氢气燃烧流场结构特征分析 148

    5.2 燃料喷注方案对火焰结构与燃烧强度的影响 151

    5.2.1 实验工况 151

    5.2.2 燃料喷注方案对火焰稳定过程的影响 152

    5.3 凹腔构型对火焰结构与燃烧强度的影响 160

    5.3.1 不同凹腔构型条件下的氢气火焰结构 160

    5.3.2 不同当量比条件下的乙烯火焰结构 164

    5.4 凹腔中的稳燃模式 168

    5.4.1 不同凹腔构型条件下的稳燃模式 168

    5.4.2 后缘突扩凹腔中稳燃模式的动态切换 172

    5.4.3 后缘突扩凹腔对稳燃模式的影响 176

    5.5 本章小结 180

    参考文献 182

    第6章 凹腔中的火焰闪回过程 183

    6.1 燃料喷注方案对火焰闪回过程的影响 183

    6.1.1 不同燃料喷注压力 183

    6.1.2 不同燃料喷注距离 186

    6.1.3 不同燃料喷注角度 187

    6.1.4 不同燃料喷嘴数量 189

    6.2 凹腔构型对火焰闪回过程的影响 189

    6.2.1 不同凹腔长深比 192

    6.2.2 不同凹腔后缘倾角 193

    6.2.3 不同氮气节流位置 193

    6.3 边界层条件及多种扰动因素对火焰闪回过程的影响 193

    6.3.1 仿真条件 194

    6.3.2 凹腔对火焰稳定性的影响 197

    6.3.3 边界层条件对火焰闪回的影响 198

    6.3.4 多种扰动因素对火焰闪回的影响 200

    6.4 火焰闪回诱发机制的理论模型 202

    6.4.1 超声速燃烧火焰闪回诱发机制模型 202

    6.4.2 超声速燃烧自点火与火焰传播竞争模型 206

    6.5 本章小结 208

    参考文献 209

     
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