考慮激波串的超聲速燃燒流場(chǎng)分析模型

王成鵬， 楊永陽， 程克明

（南京航空航天大學(xué) 空氣動(dòng)力學(xué)系，江蘇 南京210016）

0 引 言

近年來各種高超聲速飛行實(shí)驗(yàn)的成功［1－2］，表明了高空條件下超聲速燃燒的可實(shí)現(xiàn)性，也驗(yàn)證了采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)方案推進(jìn)吸氣式高超聲速飛行器的可行性；盡管還存在如推力富裕度很小等很多關(guān)鍵問題有待解決［3］，但吸氣式高超聲速飛行器相對(duì)火箭在長航時(shí)飛行時(shí)所表現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)性仍吸引了更多的關(guān)注。這種高超聲速飛行器機(jī)體／推進(jìn)系統(tǒng)高度一體化和飛行速域?qū)挼奶攸c(diǎn)要求在概念設(shè)計(jì)階段各學(xué)科的模型分析精度就要達(dá)到較高的水平，而總體選型和性能分析需要進(jìn)行大量的方案評(píng)估，需要快速地得到航程、有效載荷等各項(xiàng)性能的優(yōu)化參數(shù)，所以需要各部件建立具有一定精度的快速分析流動(dòng)模型［4］；其中針對(duì)燃燒室內(nèi)超聲速燃燒流場(chǎng)的分析和計(jì)算最為關(guān)鍵，超聲速燃燒室流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在著激波系、膨脹波系、激波附面層相互干擾結(jié)構(gòu)等，化學(xué)非平衡效應(yīng)強(qiáng)烈；針對(duì)這種含化學(xué)反應(yīng)的多組分高溫高速三維流動(dòng)，詳細(xì)計(jì)算需要采用CFD技術(shù)，需要考慮大量的中間化學(xué)反應(yīng)過程，一般采用簡化的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行并行模擬，二維和三維流場(chǎng)計(jì)算量均相當(dāng)大［5］，而且這種計(jì)算中包含的先進(jìn)湍流燃燒模型尚不成熟。尋找一種快捷簡單而又具有一定精度的超聲速流動(dòng)燃燒一維模型為吸氣式高超飛行器的初步設(shè)計(jì)和性能估算服務(wù)非常必要。……