免费论文：超燃冲压发动机燃烧室流场的数值模拟研究

与传统火箭发动机相比，超燃冲压发动机不需要自身携带氧化剂，它可以在飞行过程中从大气中摄取。由于不用携带氧化剂，减轻了飞行器飞行的重量，因此，在同样质量推进剂的条件下，超燃冲压发动机能够产生大约四倍于火箭发动机的推力。因此，成为世界各航天大国竞相研发的前沿技术。本论文的研究目的在于建立可用于超燃冲压发动机燃烧室流场数值模拟的算法和程序。 论文首先建立了氢气在空气中燃烧的化学非平衡流动的数学模型，其中反应源项采用七组分八反应的有限速率化学反应模型。与此同时，一方面在课题组原有工作的基础上对热化学非平衡流的高分辨率算法进行了进一步研究，引入了AUSMDV计算格式和并行算法，并针对计算氢气在空气中燃烧这种快速放热反应所遇到的刚性问题进行了补充与发展；另一方面发展了显式与隐式求解化学非平衡流场的全耦合方法。在此基础上建立了可用于高超声速条件下氢燃料在空气中燃烧的化学非平衡流场数值模拟的方法，并编制了相应的计算程序。 作为验证，数值模拟了Lehr的超声速弹道靶在预混气体中的飞行试验和超声速气流中垂直喷射氢气的混和试验，得到了与试验相一致的结论，表明本项研究工作所建立的数值模拟算法是可靠的。最后针对日本国家航空实验室和中国空气动力研究和发展中心的两个试验模型分别进行了无燃料喷射和有燃料喷射时两种条件下流场结构的数值模拟，并对前者燃烧时的流场结构和发动机性能进行了研究，得到了与试验趋势一致的结果。

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