煤油/氧氣同軸離心噴嘴燃燒數值模擬

吳 迪，金 峰，劉 勇

(南京航空航天大學 能源與動力學院，江蘇 南京 210016)

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同軸離心噴嘴廣泛應用于各國的液體火箭發動機中，例如聯盟號三級發動機RD-0110/0107以及Energia和AtlasⅤ的主發動機，這種噴嘴中，煤油切向注入同軸環形空間，液氧切向注入中心旋流腔，并在出口處撞擊混合。目前進行整塊噴注面板試驗和數值模擬實施難度較大，因此開展針對單噴嘴的相關研究是可行的；隨著計算流體力學的發展，對精細結構的噴嘴及燃燒室的高精度數值仿真研究能為系統研究提供很好的參照并且大大縮減了整體研制周期，因此開展這樣的數值仿真工作是必要的。

高玉閃等人對以氣氧/甲烷為推進劑的同軸剪切噴嘴進行了數值模擬并且對比了氣氧/甲烷與氣氫/氣氧噴注器的燃燒特性的異同；Culick等人做了單噴嘴燃燒室和聲學特性的分析，找到了激發不穩定燃燒的特征源；俞南嘉基于PLIF、高速攝影技術等實驗技術對于單噴嘴氣相燃燒進行了試驗研究；韓樹燾等人對同軸剪切雙噴嘴進行了仿真研究，研究表明較大的噴嘴間距會使噴注面中心區前端壁面的熱載荷變大，但是未探討其流體動力學機理；劉占一、Zhiwei Huang等學者研究了不同燃燒模型和不同的計算域條件對于數值計算精度的影響，其中三維模型相對于周期性模型更加精確；白俊強等人對延遲分離渦模型(DDES)進行了應用,研究結果表明DDES模型對于強分離、剪切等復雜紊流狀態可以較好的模擬?！?br>