李恩义,乐贵高,马大为,张英琦,高 俣

(1.南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094;2.中国北方工业公司,北京 100053)

超声速和高超声速燃烧的数值研究

李恩义1,乐贵高1,马大为1,张英琦1,高 俣2

(1.南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094;2.中国北方工业公司,北京 100053)

为了研究HLLC黎曼求解器在超声速和高超声速燃烧问题中的适用性,对4个典型算例进行了数值模拟。基于多组分方程的完全N-S方程,对时间项和空间项离散分别采用2阶Runge-kutta方法和HLLC格式,考虑了H2/Air燃烧的详细化学反应机理,用有限速率化学反应模型模拟燃烧现象。对Sod激波管问题和高超声速钝体绕流进行数值模拟,分析了流场内密度、压力和激波位置;对超声速燃烧和高超声速钝体激波诱导燃烧进行数值模拟,分析了流场内组分特性。数值模拟结果与实验结果或相关文献的计算结果吻合良好,表明了HLLC黎曼求解器在模拟复杂化学非平衡流场中能够准确地分析复杂的物理现象且具有较广的应用范围。

黎曼求解器;化学反应模型;超声速燃烧;高超声速燃烧

在航空航天领域中,超声速和高超声速湍流燃烧有重要的工程意义。比如,对于超声速燃烧装置的研究,由于氢气反应速度快,符合燃烧装置体积小、燃料流速快的特点,所以其在超声速燃烧装置中有着广泛的应用。此外,在高超声速飞行器的气动特性研究中,考虑带有化学反应的非平衡流是极其必要的;为合理分析设计超燃冲压发动机,也须研究带有化学反应的内部燃烧。……