题目：超燃冲压发动机燃烧室流场数值模拟

长期以来对超燃燃烧室的设计与研究主要是依靠大量的试验,而试验系统昂贵、试验成本很高,开展燃烧室流场数值模拟研究可以帮助研究人员考察流场详细结构，预测燃烧室性能，帮助研究人员进行燃烧室的优化设计。本文开发了超燃燃烧室流场数值模拟软件，采用有限体积形式的LU隐式格式求解了带有化学反应的NS方程，空间离散采用Van Leer矢通量分裂格式，应用带有限制器的MUSCL方法进行单元界面通量的求解，对化学反应源项进行了点隐式处理。在网格生成技术方面，本文发展了自动化网格剖分技术，可以动态生成针对不同节点机数的计算网格，计算的过程中可以根据并行计算平台节点机的资源情况改变节点机数目。本文以北京航空航天大学的超燃试验台的煤油燃烧试验为验证算例，开展了当量比为0.97、0.78、0.65、0.46、0.32等五个工况下煤油燃烧流动的三维并行数值模拟，入口马赫数为2.0，入口总压为1.85MPa，计算网格数目为100万，煤油代用燃料为C12H24，利用源项加质法模拟凹槽内的燃料喷射，采用了 湍流模型，得到煤油燃料的冷流以及超声速燃烧流动的数值模拟结果。结果表明，煤油在燃烧室内基本全部燃烧完毕，燃烧主要发生在煤油喷嘴所在的下壁面附近，流动出现亚声、超声的分层流动现象，高当量比工况下燃烧放热形成高的反压时，凹槽所在的燃烧室段上壁面出现附面层分离现象，该段燃烧室流场出现激波串流动结构。计算得到的壁面压力分布曲线和试验结果符合良好，但是低当量比工况下的壁面压力曲线没有准确捕捉到试验结果中的壁面压力上升点，主要原因是本文的单步化学动力学模型较简单。