邓 飞,张相炎,刘 宁

(南京理工大学机械工程学院,江苏 南京210094)

燃烧轻气炮多级渐扩型燃烧室流场特性数值研究*

邓 飞,张相炎,刘 宁

(南京理工大学机械工程学院,江苏 南京210094)

为了分析多级渐扩型燃烧室结构对燃烧轻气炮氢氧燃烧特性的影响,通过计算流体力学方法,分别对采用传统圆柱型燃烧室和多级渐扩型燃烧室的燃烧轻气炮氢氧燃烧发射过程进行数值模拟。对比结果表明,多级渐扩型燃烧室结构能够明显地减小燃烧室压力波动幅度,提高氢氧燃烧稳定性;多级渐扩型燃烧室内形成回流区,可以减小气流轴向运动速度;火焰扩展形态与渐扩型结构相吻合,燃烧反应区表面变化平稳;多级渐扩型燃烧室结构对氢氧火焰传播过程和压力波动现象有着重要影响。

爆炸力学;压力波动;火焰扩展;多级渐扩型燃烧室;燃烧轻气炮

燃烧轻气炮(combustion light gas gun,CLGG)是一种利用低分子量可燃气体燃烧产生的高温、高压 气 体 推 动 弹 丸 运 动 的 新 型 发 射 系 统[1]。D.Kruczynski等[2]进 行 的 45 mm 口 径 燃 烧 轻 气 炮 实 验 ,燃料气体初始装填压力通常在30 MPa以上,点火燃烧后高压高温气体膨胀推动弹丸运动,在燃烧室内会产生巨大的压力波动。Liu Ning等[3]采用 氢氧层流燃烧 速 度 拟 合 公 式数 值 模 拟 了 燃 烧轻 气 炮 氢氧 气体燃烧过程,提出通过合理控制氢氧气体的装填条件,能够对氢氧预混燃烧过程进行稳定控制。针对整装式液体发射药火炮液体燃料的 燃 烧 不 稳 定,膛 内 易 发 生 压 力 波 动 和 膛 炸 等 问 题,R.Talley 等[4]提 出采用多级渐扩型药室结构来控制液体燃 料 的 燃 烧稳定性。……