力学大会2015集燃烧与流动耦合下激波串运动特性研究

***银波串运动过程中伴随着段中模态的突变，即随着当量比的增加，段由超燃模态逐起的反压，保证发动机正常工作，而在整个超燃冲压发动机的工作过程中，段中激波串段的激波串是一系列由激波/界层相互干扰为主要特征的以增压为物理导向Jaup.S.Bg073年就BuceCao2azuauMuo等现K.C.Lin等[4]通过实验和数值模拟研究了释热对激波串结构的影响。[5]对二维弯曲截面数和反压特性等方面的研究，了弯曲管道的一些不同的物理特性，以上的研究但实际高速流动中，尤其是伴随着燃烧的流动中，流场的瞬态变换是不可避免的。ChadwickD.Lindstrom[6]较早的提出了用激光光谱对激波串瞬态的温度、压力进量。出可视化的激波串与所测压力梯度的范围有明显不同。[8]研究了有背景波系下激波值模拟也是重要的研究之一，TroyC.Hoeger[9]对二维冷流进行瞬态数值模拟，斯坦福

1粘性使用Sutherland三系数方程，氢气燃烧使用层流火焰面模型，多步反应机理使用Conaire[12]的10组分19步反应机理。22为使用层流火焰面模型计算的纹影图与实验纹影图对比，从对比中可以看出两者3x=63mm3x=63mm4种燃烧模型与实验进行阻力整体随当量比的增加而线性下降，但在0.012s到0.013s间出现了推力的阶跃。 4喉道逐渐形成。图5为在不同时刻段中线处的数分布，由于模型及喷注为对5可知，0.0121s4（b）0.0121s图5燃烧工况不同时刻在段中线处数分0.0121s0.0129s过程中，激60.0121s0.0137s图7为段出口（即喷注位置）截面位置平均静压随时间的变化，在0.011s时，燃过段出口，即经过喷注位置，段出口不断经历了激波与膨胀波的交替运动，从而导图7段出口静压随时间变从激波串产生到推出的整个过程中，正如图7虚线所示，可以划分为3个阶段，在第一个和第三个阶段，整个段压力稳定，即系统的稳态域，在第二段，0.012s-0.015s过程中，系统发生了突变并伴随着激波串带来的压力震荡。1112M22M 21 MP P1A2c P11M2 A M2 2 PdP1M2

图8为在段出口压比变化下，出口数所的负熵区范围。由图可知，当隔83个状7所示的矩形之中，即激波串中第一和第8图9段出口压力分10101、20.0130s0.0133s两个时刻激波串第一道激波的状态，来流条件和第一道激波前后数按模拟条件给出，从极曲线图中可知，在0.0130s时第一道激波为规则反射，而0.0133s时为非规则反射，这与图6所示相同。 (b)0.0134s(MR到11110.0130s0.0134sRR到MRMRRR0.0130s44.4°，而期间有激波反射RR-RM-RR模式的变化，并且在变化过有迟滞现象。P.J.WaltrupandF.S.Billig.“StructureofShockWavesinCylindricalDucts.”AIAAJournal.1973,11(10):BruceF.CarrollandJ.CraigDutton.“CharacteristicsofMultipleShockWave/TurbulentBoundary-Layer ctionsinRectangularDucts.”JournalofPropulsionandPower.1990,6(2):186-193.KazuyasuMatsuo,YoshiakiMiyazato,Heuy-DongKim.“Shocktrainandpseudo-shockphenomenaininternalgasflows.”ProgressinAerospaceSciences.1999,35(1999):35-98.K.C.Lin,C.J.Tam,D.R.Eklund,K.R.Jackson,T.A.Jackson.“EffectsofTemperatureandHeatTransferonShockTrainStructuresinsideConstant-AreaIsolators.”AIAA2006-817.，.“二维弯曲等截面管道中的激波串特性研究.”航空学报.2006,27(6):1039-ChadwickD.Lindstrom,KevinR.JacksonandSkipWilliams.“Shock-TrainStructureResolvedwithAbsorptionSpectroscopyPart1:SystemDesignandValidation.”AIAAJournal.2009,47(10):2368-2378.JonathanS.GeertsandKennethH.Yu.“ExperimentalCharacterizationofIsolatorShockTrainPropagation.”AIAA2012-5891.H.J.Tan,S.SunandH.X.Huang.“Behaviorofshocktrainsinahy icinlet/isolatormodelwithcomplexbackgroundwaves.”ExpFluids,53(2012):1647-1661.TroyC.HoegerandPaulI.King.“2-DTransientCFDModelofanIsolatorShockTrain.”AIAA2001-BrandonMorgan,DarthikDuraisanmyandSanjivaK.Lele.“Large-EddySimulationsofaNormalShockTraininaConstant-AreaIsolator.”AIAAJournal.2014,52(3):539-558.SeanO’Byrne,IngoStotz,AndrewJNeely,RussellR.Boyc.“OHPLIFImagingofSu icCombustionusingInjection.”AIAA2005-3357.OConaireM,CurranHJ,SimmieJM,etal.“AcomprehensivemodelingstudyofhydrogenInternationalJournalofChemicalKinetic.2004,36(11):603-OevermannM,“NumericalInvestigationofTurbulentCombustioninaSCRAMJETUsingFlameletAerospaceScienceandTechnology.2000,4(2000),463-KazuyasuMatsuo,YoshiakiMiyazato,Heuy-DongKim.“Shocktrainandpseudo-shockphenomenaininternalgasflows.”ProgressinAerospaceSciences.1999,35(1999):33-100.MatthewL.Fotia.“MechanicsofCombustionModeTransitioninaDirect-ConnectRamjet-ScramjetExpermient.”JournalofPropulsionandPower.2015,31(1):69-78.D.C.，1994，Chap.Ben-DorG.ShockWaveReflectionPhenomena,2ndEdition.Berlin:Springer-VerlagPress,E.E.Zhukoski.“TurbulentBoudary-LayerSeparationinfrontofaForward-FacingStep.”AIAAJournal,1967,5(10):1746-1753.ChapmanD.R.,Kuehn,D.M.,LarsonH.K.,InvestigationofSeparatedFlowsinSu icandSubsonicStreamswithEmphasisontheEffectofTransition.NASATechnicalReportsServer,1958.Studyonthecharacteristicsofshockwavesinthecouplingofflowand :Asaspecificphenomenonintheworkingprocessofdual-modesu iccombustionengine,modetransitionhasimportantresearchvalueinthecontrolofengine,andtheshocktrainysakeyroleinmodetransitionandreflectsthecomplexchangesinsu icflow.Inthispaper,themodetransitionisinvestigatedbynumericalsimulationwithincreasingoffuelequivalenceratio,andmotioncharacteristicsoftheshocktrainare yzed.Theresultsshow:(1)Comparingthecombustionprocessandincreasingbackpressureprocess,thecombustionprocessmainlyeffectsontheareaofthecross-sectionalinflow,soitleadstothedifferentresultsintheevolutionofshocktrainanddifferentthrustinthesystem.(2)Incouplingcalculationofcombustionandflow,thecharacteristicofshocktrainexperiencessignificantchangesTheshockwavehasatransformationofRR-RM-RRandispaniedbytheshocktrainlengthchanges.(3)Themodetransitionoccursinthemovementprocessofshocktrain.Withincreasingoffuelequivalenceratio,ther