用于激波增强的变截面激波管设计

白世杰，梁兴雨，王 昆

用于激波增强的变截面激波管设计

白世杰，梁兴雨，王 昆

(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300350)

相对于常规等截面激波管，相同长度管道条件下，变截面的设计可显著增强入射激波的强度．考察了变截面收缩曲面对激波管内部气体流动特性的影响，进而设计该类新型激波管．基于理想不可压缩一维流动、可压缩流动、经验公式和经验公式加等4种理论方法，建立了不同的变截面收缩曲面替换段的二维几何模型．以上理论模型结合有限元分析，开展数值模拟研究，获取了亚音速和超音速工况下压力分布等值线云图，进而分析了不同长度收缩曲面的影响．结果表明：相对于其他3类理论方法，基于经验公式加R设计的收缩曲面更适用于变截面激波管的设计．

变截面激波管；收缩曲面；可压缩流；有限元分析；压力等值线

燃烧不仅为我国提供了超过90%的一次能源供应，同时也是航空航天的主要动力源[1-2]．在实现碳达峰和碳中和目标的背景下，碳氢燃料燃烧作为我国主要CO2排放源成为当前社会关注的焦点[3-4]．其中碳氢化合物的燃烧是大气污染物和温室气体CO2的主要排放源之一[5]．为了利用先进燃烧技术达到近零排放，需要建立其化学反应动力学模型来模拟各种碳氢燃料的燃烧过程[6-7]．激波管是发展和验证燃烧化学反应动力学模型的主要工具之一，不仅可以进行点火延迟研究，也可以对热解和氧化……