Исследование процессов воспламенения и горения в камерах сгорания при числах Маха на входе М=3-5

• Автор: Старов, Алексей Валентинович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 190 с. : ил.

Основные обозначения
Глава 1. Исследования горения в сверхзвуковом потоке и постановка
задачи
Глава 2. Модель, установка и методика эксперимента
2.1. Модель камеры сгорания
2.2. Топливная система
2.3. Система измерений
2.4. Методические измерения
2.4.1. Калибровка датчиков давления и тепловых потоков
2.4.2. Методические испытания и проверка полей чисел Маха
2.4.3. Калибровка топливной системы
2.4.4. Калибровка аэродинамических весов
2.4.5. Определение точности измерений
Глава 3. Процесс горения водорода и этилена в камерах сгорания при
подаче через клиновидные инжекторы
3.1. Выбор геометрии клиновидного инжектора
3.1.1. Эффективность смешения
3.1.2. Давление и тепловые потоки
3.1.3. Длительность горения
3.1.4. Одномерный анализ экспериментальных данных и полнота сгорания
3.2. Процесс горения в шестиинжекторной камере сгорания
3.2.1. Давление и тепловые потоки
3.2.2. Весовые измерения
3.2.3. Полнота сгорания, числа Маха и потери полного давления в канале камеры сгорания

3.3. Особенности процесса горения в четырехинжекторной камере сгорания при вдуве части топлива в слой смешения
3.3.1. Донное давление и давление в канале
3.3.2. Влияние изменения коэффициента избытка
топлива
3.3.3. Весовые измерения
3.3.4. Полнота сгорания, числа Маха и потери полного давления в канале камеры сгорания
Глава 4. Сравнительный анализ экспериментальных данных и модель
воспламенения
4.1. Критерии для описания срывных и стабилизационных характеристик процесса горения
4.2. Анализ и сравнение экспериментальных
результатов
4.3. Схема воспламенения водорода и «розжига» многоинжекторной камеры сгорания
Заключение
Литература
Иллюстрации

Основиые обозначения
А - площадь;
Ъ - ширина инжектора;
Ое - эквивалентный диаметр канала камеры сгорания;
Ск - коэффициент тяги;
- сила тяги/сопротивления;
л - высота инжектора;
(7 - расход сред;
Руд - удельный импульс;
I - длина;
и - стехиометрический коэффициент;
м - число Маха;
р - давление;
Ро' - давление за прямым скачком уплотнения;
Т - температура;
Я - тепловой поток;
Яе - число Рейнольдса;
Я - газовая постоянная;
V, IV- скорость;
X, У, Z- декартовы координаты;
а - коэффициент избытка воздуха;
Р - коэффициент избытка топлива;
а - коэффициент потерь полного давления;
5 - относительная погрешность измерения;
У - отношение теплоемкостей С/Су,
Р - динамическая вязкость;
Р - плотность;
п - полнота сгорания;
т - время;

2.4.4. Калибровка аэродинамических весов.
Разработанное специальное контрольно-градуировочное приспособление (рис. 2.12) обеспечило воспроизводство всего рабочего спектра нагрузок, как на испытательном стенде, так и в общей схеме установки с учетом реальных связей, возникающих при монтаже всей конструкции. Статическая калибровка весов на испытательном стенде позволила получить рабочие формулы зависимостей одной активной измеряемой компоненты (например, Х=ДУ, Мх, Му, М2)) в присутствии других компонент аэродинамической и механической нагрузок. Малое значение величины компоненты Z для инжекторной секции и соответствующее расположение рабочих балок в блоках весов позволило установить, что влияние этой компоненты на компоненту X не превышает
основной погрешности измерения (0,1%). Полученное расчетное значение

собственной частоты упругого элемента по компоненте X составило иЗООГц. Заданное номинальное значение нагрузок по компонентам X и У составляет 1600Н и 200Н соответственно. Номинальное значение по моментным компонентам Мх, Му составляет 10Н-м и для М2 равно 200Н-М. При разработке упругого элемента весов был предусмотрен 30% запас по чувствительности всех измерительных мостов с целью его использования при дальнейшей модернизации модели.
В рамках методических исследований была проведена проверка весов непосредственно на модели в составе установки присоединенного трубопровода. При этом калибровка весов включала:
• статическую калибровку совместно с резиновыми мембранами
двух типов при атмосферном давлении в камере;
• статическую калибровку при вакууме в канале модели;
• динамическую калибровку при инжекции водорода (тяга);
В результате проведенных статических калибровок на модели были уточнены коэффициенты расчетной формулы весов. Опыты показали, что результаты многократного измерения сил хорошо согласуются между