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推进技术2026年第01期:空气涡轮火箭发动机燃烧室异型尾缘波瓣混合器同轴射流火焰熄火特性研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:彭沐彬;胡斌;赵巍;曾文;马英群;赵庆军;

单位:沈阳航空航天大学航空发动机学院;中国科学院工程热物理研究所;中国科学院工程热物理研究所轻型涡轮动力全国重点实验室;中国科学院大学航空宇航学院;济南先进动力研究所;中国科学院工程热物理研究所分布式冷热电联供系统北京市重点实验室;

摘要:空气涡轮火箭(Air Turbo Rocket,ATR)发动机燃烧室的主要功能是实现内涵富燃燃气与外涵空气的高效燃烧。异型尾缘波瓣混合器通过在燃烧室构建多尺度涡系结构实现掺混与稳焰的一体化设计,可以有效缩短燃烧室长度,提升发动机推重比。本文以ATR发动机异型尾缘波瓣混合器为对象,完成异型尾缘波瓣混合器同轴射流火焰熄火特性试验,获得异型尾缘波瓣混合器的熄火边界及近熄火状态下的火焰动态特性。研究结果表明:(1)随着空气流速的逐渐增大,燃烧室吹熄速度逐渐降低,贫燃熄火当量比呈现先减小后增大的趋势;(2)相对基础波瓣混合器,在波瓣混合器尾缘增加锯齿后燃烧室吹熄速度和贫燃熄火当量比分别平均拓宽21.9%和35.5%;(3)增大波瓣混合器尾缘锯齿的安装角和锯齿高度可以提升燃烧室火焰稳定性;(4)波瓣同轴射流火焰的振荡模式主要以压力和热释放相互耦合的低频振荡为主,同时存在叠加在低频振荡上的高频小波脉动,在近熄火工况会产生峰值为30 Hz且具有约15 Hz带宽的火焰分层振荡。

关键词:空气涡轮火箭发动机;;波瓣混合器;;锯齿尾缘;;熄火特性;;火焰动态特性