[发明专利]一种实验气体污染对超燃冲压发动机性能影响的评估方法

说明书

技术领域

本发明属于超燃冲压发动机实验技术领域，具体地说，涉及一种实验气体污染对超燃冲压发动机性能影响的评估方法。

背景技术

燃烧加热风洞已广泛地运用于超燃冲压发动机地面试验中。对燃烧加热器来说，其产生相当含量的H2O和CO2污染组分及一些微量自由基、NOx产物，改变了试验气体的热物理、化学等方面的特性，污染组分会在发动机地面试验,尤其是燃烧室部件试验中施加“额外”的物理、化学影响，即产生“污染效应”。如何确定不同燃烧加热器风洞出口气流匹配参数和如何评估污染效应的影响，是超燃冲压发动机研究领域的重要课题。

现有公开的技术文献“Estimation of Enthalpy Effects in Direct-connect Dual-Mode Combustor”(Journal thermal science and technologly,2011,Vol.6，No.2:289-296)中研究了两种加热器,即电加热器和燃烧加热器,两种匹配方式,即匹配总温、匹配总焓条件下超燃冲压发动机燃烧室的性能。在不同的加热器条件下，如何确定实验设备匹配准则，如何评估不同来流条件下发动机性能研究,未见公开文献发表。另外“污染效应”对比试验技术相当复杂，不易实现两种试验气体的重要参数匹配,如试验模型、来流参数、燃油油气比的匹配，在严格匹配重要参数、纯净空气与污染空气下的发动机性能评估方法研究未见有报道。

现有研究的不足主要由以下两个方面：(1)对燃烧加热器出口气流匹配参数方案尚没有统一的模拟准则；(2)来自燃烧加热器的发动机地面试验结果尚未有评估和修正准则。本发明旨在评估不同加热器和不同来流参数匹配方案对发动机性能的影响，确定评估和修正污染空气来流条件下超燃冲压发动机地面试验的方法。

发明内容

为了评估不同加热器和不同来流参数匹配方案对发动机性能的影响，确定评估和修正污染空气来流条件下超燃冲压发动机地面试验的方法，本发明提出一种实验气体污染对超燃冲压发动机性能影响的评估方法，本方法根据不同参数匹配准则确定不同燃烧加热器和纯净空气来流出口的气流组分，通过计算不同来流条件下发动机性能参数来评估不同来流条件下发动机性能并和纯净空气条件下发动机性能进行对比，评估不同加热器方案下和不同匹配准则下发动机性能的差别。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:建立发动机计算模型，确定发动机典型工作状态点，根据参数匹配准则下不同加热器条件或同一种燃烧加热器不同匹配准则计算得到发动机来流条件，开展纯净空气来流和污染空气来流下超音速燃烧室和超燃冲压发动机性能对比计算。从燃烧加热方式研究不同燃烧加热器产生的污染空气来流对发动机性能的影响规律，从地面试验参数模拟准则研究不同来流参数匹配模拟方案下污染空气来流对发动机性能的影响规律，确定模拟参数，采用污染加热的方式获得与纯净空气来流时更为接近的结果，为地面试验参数模拟准则选取、燃烧加热方式下发动机性能评估提供依据。

一种实验气体污染对超燃冲压发动机性能影响的评估方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.进行纯净空气来流超燃冲压发动机整机流场、性能模拟，作为比较基准；

步骤2.以某一种燃烧加热器即酒精燃烧加热、煤油燃烧加热或氢氧燃烧加热器污染空气为工质，相对于纯净空气来流状态参数，针对不同参数匹配方案:

(1)匹配总温、总压、马赫数、氧气摩尔百分比方案；

(2)匹配静温、静压、马赫数、氧气摩尔百分比方案；

(3)匹配总焓、静压、马赫数、氧气摩尔百分比方案；

(4)匹配总温、静压、马赫数、氧气摩尔百分比方案；

(5)匹配总焓、总压、马赫数、氧气摩尔百分比方案；

(6)匹配总焓、动压、马赫数、氧气摩尔百分比方案；

开展污染空气来流对超燃冲压发动机性能影响的数值计算，对比分析不同来流参数匹配方案下发动机性能与纯净空气来流时的差异；

步骤3.在某一种参数匹配方案条件下，对氢氧燃烧加热、酒精燃烧加热、煤油燃烧加热三种污染空气来流超燃冲压发动机进行数值计算，对比分析不同燃烧加热污染空气来流下发动机性能的差异、以及与纯净空气来流时的差异；