变推力火箭发动机喷雾燃烧动态过程研究

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2变推力发动机喷注器技术发展现状分析

1.2.1高压降喷注器

1.2.2双/多集液腔喷注器

1.2.3针栓喷注器

1.3针栓喷注器发动机喷雾燃烧研究现状

1.3.1喷雾过程研究进展

1.3.2燃烧过程研究进展

1.4喷雾燃烧动态特性研究现状

1.4.1稳态工况条件下喷雾燃烧动态特性

1.4.2主动调节条件下动态喷雾燃烧过程

1.5本文研究内容

第二章 试验与数值模拟方法

2.1喷雾试验与数值模拟方法

2.1.1研究对象

2.1.2试验系统

2.1.3冷态喷雾数值模拟方法

2.2喷雾燃烧试验方法

2.2.1研究对象

2.2.2喷雾燃烧试验系统

2.3试验测量方法

2.3.1常规参数测量

2.3.2背景光成像

2.3.3激光散射测量液滴粒径

2.3.4自发辐射成像

2.3.5喷雾与火焰同步成像方法

2.4数据处理方法

2.4.1气液界面提取

2.4.2正交分解方法

2.4.3基于图像计算速度场

2.4.4图像均方差计算方法

2.5小结

第三章 离心式喷嘴动态喷雾过程

3.1稳态工况喷雾动态特性

3.1.1喷嘴内部流动动态特性

3.1.2锥形液膜破碎雾化动态特性

3.2流量线性调节工况喷雾动态特性

3.2.1线性调节工况喷嘴内部流动的动态响应

3.2.2线性调节工况破碎雾化的动态响应

3.3流量正弦调节工况喷雾动态特性

3.3.1正弦调节工况喷嘴内部流动的动态响应

3.3.2正弦调节工况锥破碎雾化的动态响应

3.4小结

第四章 离心式喷嘴动态喷雾燃烧过程

4.1离心式喷嘴稳态与动态喷雾燃烧特性

4.1.1稳态工况喷雾燃烧特性

4.1.2喷雾燃烧过程对流量调节的动态响应

4.2燃烧室对流量调节响应的零维模型分析

4.2.1调节起始时刻室压变化的判断条件推导

4.2.2调节起始时刻室压变化的判断准则

4.3燃烧响应延迟现象及其机理

4.3.1燃料调节引起的响应延迟现象

4.3.2氧气调节引起的响应延迟现象

4.4负调现象的规律及其产生机理

4.4.1负调现象的产生规律

4.4.2燃料和氧化剂调节对负调的影响

4.4.3蒸发过程对负调现象的影响分析

4.5小结

第五章 针栓喷嘴喷雾过程研究

5.1针栓喷嘴喷雾形态与流动特性

5.1.1针栓喷嘴喷雾形态

5.1.2针栓喷嘴流动特性

5.2径向缝型针栓喷嘴喷雾角模型

5.2.1径向缝型针栓喷雾角理论模型

5.2.2喷雾角模型验证

5.3径向孔型针栓喷嘴流动过程

5.3.1径向缝型针栓喷雾角模型的推广

5.3.2受限射流撞击无粘壁面流动过程

5.3.3受限射流与贴壁液膜撞击过程

5.3.4结构工况对喷孔名义流量系数的影响

5.4针栓喷嘴破碎雾化过程与雾化特性

5.4.1破碎模式

5.4.2破碎雾化过程的动态特征

5.4.3喷雾液滴尺寸分布

5.5小结

第六章 针栓喷嘴喷雾燃烧过程光学观测研究

6.1模型发动机基本工作过程

6.1.1点火过程

6.1.2准稳态工作过程

6.1.3关机过程

6.2准稳态工作条件下流动与火焰特征

6.2.1稳态条件下喷雾与火焰结构

6.2.2工况参数对喷雾/火焰结构的影响

6.2.3工况参数喷孔名义流量系数的影响

6.3准稳态工作条件下喷雾与火焰动态特征

6.3.1喷雾与火焰振荡强度空间分布

6.3.2喷雾动态模态分析

6.3.3火焰动态模态分析

6.3.4喷雾火焰振荡现象分析

6.4小结

第七章 总结与展望

7.1主要工作

7.2论文创新点

7.3工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果

参与科研项目