[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

摘要

本发明公开了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，用于解决超燃冲压发动机地面试验存在的工质“污染效应”问题。通过建立发动机模型；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，从而确定模拟参数获得与纯净空气来流时更为接近的结果，为地面试验发动机性能评估提供有益的参考。

主权项

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；步骤4.计算设置条件:计算中控制方程采用可压雷诺平均Navier‑Stokes方程及组分方程，对流通量选取AUSM分裂格式，粘性通量计算采用基于Gauss定理的中心格式，取k‑ω‑SST双方程湍流模型；化学反应模型采用Hautman对碳氢化合物CnH2n+2的八组分四步准总包化学反应模型,如下式:CnH2n+2→n2C2H4+H2---(1)]]>C2H4+O2↔2CO+2H2---(2)]]>2CO+O2↔2CO2---(3)]]>2H2+O2↔2H2O---(4)]]>氢燃料超燃冲压发动机的数值模拟时采用的化学动力学模型为简化的H2/O2体系下的七组份八步基元反应的有限速率化学反应模型:H2/O2体系下的七组份八步反应有限速率化学反应模型步骤5.计算结果分析。