赵延辉，梁剑寒

(国防科技大学 航天科学与工程学院， 湖南 长沙　410073)



侧壁激波诱导下凹腔燃烧室冷态流场实验观测*

赵延辉，梁剑寒

(国防科技大学 航天科学与工程学院， 湖南 长沙410073)

摘要：在单凹腔燃烧室中引入侧壁激波，为研究燃烧室内部流动特性，采用纳米粒子平面激光散射技术和粒子图像测速技术对全尺寸玻璃燃烧室模型进行流场观测，获得了冷态流场展向和法向的瞬态灰度图及平均速度场。实验结果表明：在远壁面区域，凹腔内部速度与密度都较低；引入侧壁激波后，近壁面区域凹腔与主流的质量与动量交换增强，速度与密度升高；受到侧壁激波影响，燃烧室底壁边界层不再均匀，凹腔中后部产生大规模低速区，具有明显三维特性。

关键词：超声速燃烧室；凹腔；冷态流场；纳米粒子平面激光散射；粒子图像测速

凹腔是一种性能良好的火焰稳定装置，广泛应用于超声速燃烧室中[1]。对基于凹腔的超声速燃烧室而言，其流动特性是研究的重要内容。Ben-Yakar等[2]总结了基于凹腔火焰稳定器的超声速燃烧室研究进展。Gruber等[3]研究了不同构型凹腔火焰稳定器在冷流状态下的流动特性，结果表明凹腔后壁面倾角对凹腔剪切层特性有重要作用，凹腔剪切层对凹腔的流动特性有主导作用。Wang等[4]分析了凹腔剪切层振荡模式，并采用数值计算和实验手段对凹腔燃烧室的冷态流场和燃烧流场进行了研究[5]，发现凹腔后壁倾斜角越小，凹腔剪切层进入凹腔内部越深，与后缘碰撞越强，后缘斜激波也越强。……