液态碳氢燃料动力装置中闪蒸机理及其燃烧特性的实验研究

批准号:
50976094
项目类别:
面上项目
资助金额:
37.0 万元
负责人:
范玮
依托单位:
学科分类:
E0604.燃烧学
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭伟民、杨秉玉、李江红、王育虔、李建玲、秦红强、涂洪妍
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中文摘要
探求液态碳氢燃料的高速蒸发燃烧方法,是高速动力研究领域急需攻克的关键技术之一。本项目拟采用瞬间蒸发(闪蒸)技术,对液态碳氢燃料加温加压使其跨越蒸发相变过程达到超临界状态,直接以气态形式进行燃烧,从而大幅度提高油气蒸发混合和燃烧速率。闪蒸燃烧即在超临界环境中进行液体油滴蒸发和燃烧,属国际三大"超燃烧"研究热点之一,存在于液体火箭发动机、航空燃气轮机、柴油机等高压燃烧装置中,但因研究难度大,尚未形成定量的理论规律体系。本研究拟以实验方法为主,以闪蒸为研究对象,作出典型的液态碳氢燃料(如航空煤油、JP10等)与空气或氧气混合物系统达到相平衡时的压力-温度图,指明这些液态碳氢燃料发生闪蒸的条件;给出其超临界闪蒸喷雾场的物理描述和动力学控制机理;研究闪蒸模式对燃烧性能如点火延迟时间、火焰传播速度、燃烧效率的影响,以定量关系式的形式给出研究结果,着力解决与液态碳氢燃料闪蒸相关的燃烧应用基础问题。
英文摘要
动力装置是未来高性能飞行器研制成功的决定性因素之一,液态碳氢燃料的快速蒸发燃烧技术对高速动力领域的开拓意义重大。闪蒸,即瞬间蒸发技术,对燃料加温加压使得其跨过蒸发相变过程直接以气态形式进行燃烧,可大幅度提高油气的蒸发混合和燃烧速率。闪蒸技术的应用必将涉及燃料的亚临界、临界、超临界状态,因而超临界喷射的相关研究必不可少。. 本项目旨在探索闪蒸和超临界喷射机理,对此开展了大量的实验和数值研究,取得以下成果:(1)对典型液态碳氢燃料——航空煤油闪蒸状态的实现方法和条件进行了深入研究,给出了航空煤油发生闪蒸所需的条件;(2)对超临界喷雾场的物理描述和动力学影响因素进行了实验探索,给出了超临界航空煤油喷射扩张角的主要影响因素和控制规律;(3)发展了液态航空煤油跨临界喷射的破碎动力学机理;(4)对超临界流体物性参数进行了研究,考虑了超临界流体物性参数的特点,并考虑压缩效应和分子间的作用力,给出了适合超临界物性参数预估的计算方法;(5)解决了超临界喷射建模过程中的三大关键问题,建立了超临界喷射数值模拟模型,并得到了现有实验数据的验证;(6)基于建立的模型,对流动参数对于超临界喷射的影响进行了数值模拟,提出了超临界喷射特征参数的控制规律;(7)给出了超临界燃烧的数值模拟模型,与国外的现有模型结果进行了对比验证;(8)开展了大量闪蒸在脉冲爆震火箭发动机中的应用实验研究,研究了闪蒸对发动机性能的影响,验证了闪蒸技术的优越性。以上进展有效地填补了液态碳氢混合燃料超临界喷射研究的空白,为超临界喷射燃烧的研究奠定了基础。. 综上所述,本项目完成了所有研究内容,达到了预定研究目标。共完成学术论文41篇,SCI收录论文11篇、EI收录论文26篇。另外,还有SCI待检论文5篇、EI待检论文6篇,获授权发明专利5项。依托本项目,培养博士生5名,硕士生4名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:实验流体力学
影响因子:--
作者:王玮;邱华;范玮;熊姹;严传俊
通讯作者:严传俊
DOI:--
发表时间:--
期刊:推进技术
影响因子:--
作者:陈文娟;张群;范玮;彭畅新;袁成;杨秉玉;严传俊
通讯作者:严传俊
DOI:10.1515/tjj-2013-0001
发表时间:2013-06
期刊:International Journal of Turbo and Jet Engines
影响因子:--
作者:Wang, Ke;Fan, Wei;Yan, Yu;Jin, Le
通讯作者:Jin, Le
DOI:10.1016/j.expthermflusci.2011.01.017
发表时间:2011-09
期刊:Experimental Thermal and Fluid Science
影响因子:3.2
作者:Peng Changxin;Fan Wei;Zhang Qun;Yuan Cheng;Chen Wenjuan;Yan Chuanjun
通讯作者:Yan Chuanjun
Experimental investigation of the effect of bell-shaped nozzles on the two-phase pulse detonation rocket engine performance
钟形喷管对两相脉冲爆震火箭发动机性能影响的实验研究
DOI:10.1134/s0010508211030117
发表时间:2011-07
期刊:Combustion, Explosion and Shock Waves
影响因子:--
作者:Yan, Yu.;Fan, W.;Wang, K.;Mu, Ya.
通讯作者:Mu, Ya.
先进航空发动机中超临界态煤油燃烧过程中的基础科学问题研究
- 批准号:52336006
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:230万元
- 批准年份:2023
- 负责人:范玮
- 依托单位:
爆震波在两相燃烧室内传播过程中的能量损失研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:范玮
- 依托单位:
面向高性能空天动力装置的航空煤油超临界燃烧基础火焰特性的实验研究
- 批准号:51876179
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:范玮
- 依托单位:
面向空天发动机的爆震燃烧的应用基础研究
- 批准号:91441201
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:290.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:范玮
- 依托单位:
高性能空天动力中液态碳氢燃料超临界蒸发及燃烧特性研究
- 批准号:51376151
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:92.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:范玮
- 依托单位:
基于谐振腔热声耦合的大于100Hz高频爆震波产生方法与机理研究
- 批准号:51176158
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:范玮
- 依托单位:
基于可调半导体激光吸收术的燃烧室时诊断技术的研究
- 批准号:50106012
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:范玮
- 依托单位:
国内基金
海外基金
