涡轮增压固体冲压发动机补燃室燃烧数值模拟研究①

林彬彬，潘宏亮，刘 洋

(西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072)

涡轮增压固体冲压发动机补燃室燃烧数值模拟研究①

林彬彬，潘宏亮，刘 洋

(西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072)

提出了涡轮增压固体冲压发动机补燃室三股气流燃烧数值模拟的方法。分别采用Standard k-ε、k-ε RNG、k-ω SST湍流模型，结合三维N-S方程、颗粒轨道模型、King硼粒子点火模型、硼粒子燃烧模型建立TSPR发动机补燃室三维两相流动燃烧模型。首先，利用本文模型进行冷流掺混分析，确定了试验发动机构型并进行燃烧试验，三股气流形成了稳定燃烧;然后，将数值计算得到的补燃室压强、特征速度、燃烧效率与实验结果进行对比分析，并进行了计算模型可信性分析;文中综合湍流模型对TSPR补燃室燃烧情况模拟的影响，得出硼颗粒模型是进一步提高含硼三股气流模拟精度的主要原因。说明本文采用的模型以及与之相匹配使用的方法适用于TSPR发动机补燃室燃烧情况的分析。采用本文补燃室结构进行试验，有无硼成分的试验燃烧效率分别达到82.1%和88.8%，数值模拟结果显示，还应进一步改进补燃室结构，以降低总压损失，促进补燃室壁面附近的空气参与燃烧，并提高硼粒子燃烧效率。

涡轮增压固体冲压发动机;补燃室;含硼固体推进剂;数值模拟;两相流

0 引言

固冲发动机结构简单，高速状态下比冲高，受到广泛关注。但固体冲压发动机存在两点不足:(1)不能实现零速起飞，必须在飞行速度达到一定马赫数后，冲压发动机才能启动工作;(2)对飞行速度、高度、飞行姿态等状态参数的变化敏感，影响发动机性能，飞行包线窄。……