[发明专利]一种基于小肋片和气动斜坡结构组合的燃料喷注设计方法

权利要求书

1.一种基于小肋片和气动斜坡结构组合的燃料喷注设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立六段等高流道串联而成的超燃燃烧室结构模型，将所述超燃燃烧室结构模型进行算例网格划分；

步骤二：定义相关参数，设置燃气发生器与激波诱导两种点火方式的化学反应算例；

步骤三：根据小肋片和气动斜坡结构建立若干组全构型算例，所述全构型算例由结构组合方式、喷孔排列方式和气动斜坡喷射角度组合而成；

步骤四：将若干组所述全构型算例置于所述超燃燃烧室结构模型中的第二段中进行冷流场的数值模拟，获得不带燃气发生器算例冷流场特性和带燃气发生器算例冷流场特性，获得各个所述全构型算例的掺混效果；

步骤五：将冷流差异较为明显的所述全构型算例进行热流场的数值模拟，获得不带燃气发生器的热流场特性和带燃气发生器的热流场特性；获得各个所述全构型算例的燃烧效率；

步骤六：对比若干组所述全构型算例的掺混效果和燃烧效率，获得小肋片和气动斜坡结构组合的燃料喷注方法。

2.根据权利要求1所述的基于小肋片和气动斜坡结构组合的燃料喷注设计方法，其特征在于，所述相关参数包括：

当量比：定义当量比Φ为：

式中，F/A为燃料与空气质量流率之比，定义流场混合区Ap为当量比Φ≥0.2的区域，可燃混合区Af为当量比0.4≤Φ≤5.5的区域；

混合效率：为定量分析不同喷孔形状的混合效率，定义燃料混合效率η_m：

式中，α是燃料质量分数，α_react是刚好能够发生化学反应时所对应的燃油质量分数，α_stoich是达到化学恰当比Φ＝1时燃料质量分数，对于乙烯α_stoich＝0.0635；

最大浓度衰减曲线：截面最大浓度值α_max随无量纲化的流向距离变化的曲线，反映燃料最大浓度值的下降速率与燃料掺混的快慢；

总压损失系数：不同喷射方式的总压损失大小可以由总压损失系数来衡量，定义总压损失系数为：

式中，是入口压强的质量加权平均，为出口压强的质量加权平均；

燃烧效率：

式中，是乙烯喷注流量，是乙烯质量分数；

推力和比冲量：定义推力为相对于入口截面动力的增加：ΔF_x＝F_x-F_x,in；比冲量定义为：对于x轴上任意界面：F_x＝∫(p+ρu²)dA；

式中，g₀为重力加速度。

3.根据权利要求2所述的基于小肋片和气动斜坡结构组合的燃料喷注设计方法，其特征在于，所述掺混效果是在冷流场分析中通过对不同截面上的乙烯组分云图以及流线图中乙烯组分扩展程度进行评价。

4.根据权利要求2所述的基于小肋片和气动斜坡结构组合的燃料喷注设计方法，其特征在于，所述燃烧效率是在热流场分析中综合不同截面上的乙烯组分云图中的乙烯组分浓度情况和分散情况，以及二氧化碳组分云图中的浓度值区域大小以及分布情况进行评价。

5.根据权利要求1所述的基于小肋片和气动斜坡结构组合的燃料喷注设计方法，其特征在于，所述结构组合方式包括传统气动斜坡、或传统气动斜坡和小肋片、或传统气动斜坡和燃气发生器、或传统气动斜坡、小肋片和燃气发生器组成；所述喷孔排列方式包括四孔双排并列排列或四孔展向排列；所述气动斜坡喷孔角度包括传常规喷孔角度或垂直喷射角度；

所述全构型算例中不带燃气发生器的算例为激波诱导点火的算例。