乙烯燃料超燃冲压发动机燃烧过程研究

• 作者: 钟富宇 乐嘉陵 田野 岳茂雄
• 来源期刊: 实验流体力学
• 关键词: 超燃冲压发动机 乙烯 点火 稳焰 燃烧特性
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 面向发动机的湍流燃烧基础研究专栏|Column of the Fundamental Research on Turbulent Combustion for Engines
• 页码范围: 34-43
• 页数: 10页
• 分类号: V231
• 语种: 中文
• DOI: 10.11729/syltlx20200093

摘要

在来流马赫数2.0的直连式燃烧设备上,研究了氢气引燃条件下带凹腔的超燃冲压发动机燃烧室内,从氢点火到氢与乙烯混合燃烧,再到乙烯单独燃烧的全过程的燃烧流动特性,通过纹影、火焰自发光、CH自发光以及OH-PLIF等手段瞬时同步研究了流场结构和火焰发展.先锋氢与乙烯的当量比分别约为0.33和0.10.整个燃烧过程分6个阶段,第一阶段为先锋氢注入之前的无反应流动,试验测定振荡频率约为400 Hz.第二阶段用于揭示先锋氢被点燃之前的流动特性,由于先锋氢的注入而产生的激波在下壁面反射并与凹腔内的激波相互作用,导致监测点压力增大.第三阶段描述了先锋氢的燃烧过程,从点火、火焰稳定直到壁面压力稳定,历时约26.0 ms.在0.1 ms内先锋氢点火对燃烧流场及流动结构产生重大影响,试验测量先锋氢燃烧产生的激波串的运动速度约为20 m/s,先锋氢稳焰模式为凹腔回流区稳定燃烧.第四阶段为氢气和乙烯混合燃烧,此阶段燃烧变得更加剧烈,激波串被推入隔离段内,以至于超出了观测范围,该阶段乙烯稳焰模式为剪切层稳定燃烧.第五阶段为乙烯的燃烧流动,当先锋氢停止喷注后,乙烯火焰在凹腔内的位置由上游向下游移动.最后一个阶段是乙烯单独燃烧直到火焰熄灭.初步分析表明,乙烯燃烧的CH自发光图片能定性研究其燃烧效率.