● 摘要
燃烧室是冲压发动机的核心部件之一，为了提高燃烧室的性能，需要突破若干关键技术。由于试验费用十分昂贵，制约了冲压燃烧室的研制与发展，因此迫切需要发展一种新型的设计计算方法——数值模拟。本文基于FLUENT软件，分别对采用普通V型和蒸发管稳定器的涡轮基组合动力（TBCC）亚燃冲压发动机模型燃烧室的冷、热态流场进行了数值模拟研究，并与冷态试验结果进行了对比分析。主要目的在于模拟燃烧室中的气流结构，预估不同条件下的燃烧室性能，用于燃烧室优化设计，指导燃烧试验。针对普通V型稳定器方案的冲压燃烧室模型冷、热态流场进行了数值模拟，研究了气流参数及稳定器几何参数对燃烧室气动损失和回流区特性的影响，计算结果定性合理，并得到了一些有价值的结论。完成了蒸发管稳定器方案的冲压燃烧室模型冷态流场数值计算，将数值计算结果与试验结果进行了对比分析，并利用已验证可行的数值方法，研究了气流参数和稳定器几何参数对燃烧室气动损失和回流区特性的影响。研究结果表明：采用 模型和一阶迎风格式数值模型进行冷态流场计算，出口总压分布的相对误差不大于1.23%，平均出口总压和总压恢复系数的相对误差均不大于0.32%，基本满足工程应用的精度要求。完成了蒸发管稳定器方案的冲压燃烧室模型燃烧流场的数值模拟，研究了不同湍流模型和燃烧模型对计算结果的影响，以及不同油气比、不同前方/局部供油匹配和不同前方供油浓度分布等对燃烧室性能的影响，计算结果定性合理，并得到了一些有价值的结论，为TBCC的亚燃冲压燃烧室设计和改进工作打下了基础。