脉冲激励对超声速横向射流混合强化模拟研究
2021-05-11孙永鹏叶桃红
工业加热 2021年4期
关键词:效率
孙永鹏,叶桃红
(中国科学技术大学 热科学和能源工程系,安徽 合肥 230001)
随着人们对超高声速飞行器的关注,超声速燃烧冲压发动机内强化混合及燃烧的研究受到广泛的关注[1-3],研究提出多种方案强化超声速燃烧室内混合。目前,按燃料进入燃烧室的方式基本可以分为支板入射和壁面入射两类[4-5]。超声速横向射流是用壁面射流的方式将燃料喷射进主流空气,影响超声速横向射流混合效率的主要参数有射流孔的几何结构和分布、射流和主流的动量通量比、射流的入射角度等。
超声速横向射流流动中的激波与边界层以及射流与主流的相互作用导致复杂的流场结构[6],通过流场的主动控制可以改变流场结构提升混合效率,超声速横侧射流的主动流动控制方法有射流抽吸、涡流发生器以及等离子体驱动器等[7-8]。射流抽吸通过调控边界层来降低流动损失,但存在明显的质量损失。涡流发生器是通过一排小孔将流体注入到边界层,如非脉冲或者脉冲空气射流作为涡流发生器[9-10]。Aria Alimi通过平板几何模型研究了稳定激励与脉冲激励涡流发生器对层流边界层的影响,在施加稳定激励与脉冲激励后的结果表明,脉冲激励能够将扰动迅速放大,产生相干结构有效控制流动分离,脉冲激励比稳定扰动更有效的减少层流边界层的分离[11]。电弧丝等离子体驱动器也可以达到类似涡流发生器的效果。脉冲等离子体射流的净质量流量为0,射流本身是由静压室内的放电驱动的,放电通过焦耳加热使得静压室内的空气温度升高,气体迅速膨胀。……
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