[发明专利]一种提高旋转爆轰发动机内燃料氧化剂掺混效率的方法

说明书

本发明一种提高旋转爆轰发动机内燃料氧化剂掺混效率的方法，1)建立旋转爆轰发动机内原始的燃料氧化剂掺混过程流体力学计算模型；2)对旋转爆轰发动机内原始的燃料氧化剂掺混过程进行数值模拟和分析，得到可爆区域分布范围和连续可爆区至燃料喷口的距离；3)不断对燃料喷射方式进行优化，得到可爆区域分布范围和连续可爆区至燃料喷口的距离；若连续可爆区至燃料喷口的距离减小至原始模型相应距离的80％以内，且可爆区域分布范围不减小，则认为旋转爆轰发动机内燃料氧化剂掺混效率得到提高，结束优化过程。本方法利用计算流体力学对旋转爆轰发动机燃料喷射方式进行优化设计，以提高燃料氧化剂的掺混效率，针对性强，可操作性强，效果明显。

技术领域

本发明涉及一种提高旋转爆轰发动机内燃料氧化剂掺混效率的方法，用于提高旋转爆轰发动机的燃料氧化剂掺混效率，提高旋转爆轰发动机的工作效率，属于机械设计技术领域。

背景技术

目前，国内对发动机燃料喷射方式的研究多针对火箭发动机、航空发动机、汽车发动机等。由于国内对旋转爆轰发动机的研究起步较晚，关于旋转爆轰发动机内燃料喷射方式的研究较少。

与火箭发动机、航空发动机、汽车发动机相比，旋转爆轰发动机内燃料多以气态形式喷入燃烧室，所以其燃料喷射方式与前三种发动机有明显区别。目前，国外对旋转爆轰发动机燃料喷射方式的改进主要是通过改变燃料喷孔的排列方式，这种方法对于燃料氧化剂掺混效率的提高较为有限。为了进一步提高旋转爆轰发动机内燃料氧化剂的掺混效率，需要对其燃料喷射方式做出更多的改进和创新。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种提高旋转爆轰发动机内燃料氧化剂掺混效率的方法，在氧化剂入流条件不变的条件下，通过改变燃料喷孔沿旋转爆轰发动机周向、径向的角度，提高燃料氧化剂的掺混效率。

本发明的技术解决方案是：一种提高旋转爆轰发动机内燃料氧化剂掺混效率的方法，包括如下步骤：

(1)建立旋转爆轰发动机内原始的燃料氧化剂掺混过程流体力学计算模型；

(2)对旋转爆轰发动机内原始的燃料氧化剂掺混过程进行数值模拟和分析，得到可爆区域分布范围和连续可爆区至燃料喷口的距离；

(3)不断对燃料喷射方式进行优化，得到可爆区域分布范围和连续可爆区至燃料喷口的距离；若连续可爆区至燃料喷口的距离减小至原始模型相应距离的80％以内，且可爆区域分布范围不减小，则认为旋转爆轰发动机内燃料氧化剂掺混效率得到提高，结束优化过程。

所述步骤(3)对燃料喷射方式的优化设计方法包括：

31)改变燃料沿旋转爆轰发动机周向的喷射角度；

32)改变燃料沿旋转爆轰发动机径向的喷射角度；

33)采用双排在旋转爆轰发动机周向沿相反方向喷射的燃料喷孔。

所述燃料沿旋转爆轰发动机周向的喷射角度在40°到50°之间。

所述燃料沿旋转爆轰发动机径向的喷射角度在20°到40°之间。

一种改进的燃料喷射方式，燃料沿旋转爆轰发动机周向一定角度喷射，喷射角度在40°到50°之间。

一种改进的燃料喷射方式，燃料沿旋转爆轰发动机径向一定角度喷射，喷射角度在20°到40°之间。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明关注燃料氧化剂掺混过程的主要影响因素，燃料穿透深度、流场稳定性等，结合气体动力学分析方法对燃料喷射方式进行改进，从而提高燃料氧化剂的掺混效率。

(2)、本发明由于采用了燃料喷射方向沿旋转爆轰发动机周向呈一定角度的改型，能够促进形成连续可爆区，提高燃料氧化剂的掺混效率。