航空煤油超临界喷射燃烧

目录 丛书序 前言 第1章绪论 1.1液态碳氢燃料超临界喷射燃烧研究背景001 1.1.1未来先进航空航天动力装置性能需求对超临界喷射燃烧研究的牵引001 1.1.2未来先进航空航天动力装置冷却需求对超临界喷射燃烧的牵引003 1.1.3液态碳氢燃料超临界喷射燃烧的特殊性004 1.2超临界喷射燃烧的类型及特点009 1.2.1超临界流体跨临界喷射燃烧010 1.2.2部分跨临界区域喷射燃烧010 1.2.3无相变超临界喷射燃烧011 1.3超临界喷射燃烧相关研究现状011 1.3.1超临界物性变化及流量特性研究012 1.3.2超临界液滴蒸发研究015 1.3.3超临界喷射和掺混特性研究018 1.3.4超临界燃烧特性研究020 1.3.5超临界液态碳氢燃料喷射燃烧应用研究027 1.4液态碳氢燃料超临界喷射燃烧研究面临的挑战029 1.4.1复杂组分下的超临界物性计算模型准确性030 1.4.2相变及物性剧烈变化下的数值仿真精度保证031 1.4.3针对全新领域的恰当试验测试手段选取031 1.5本书主要内容介绍032 参考文献032 第2章超临界航空煤油物性研究 2.1组分构成040 2.2临界区间的试验测量042 2.2.1测量方法042 2.2.2相变形态随温度的变化043 2.2.3相变形态随压力的变化047 2.2.4临界区间的选定048 2.3密度试验测量及计算方法研究048 2.3.1试验测试方法探索048 2.3.2计算方法研究052 2.3.3计算方法的修正054 2.4泡点和露点的试验测量056 2.4.1试验测试方法探索057 2.4.2试验结果分析058 2.5比定压热容的计算方法研究062 2.5.1气体比定压热容的计算方法062 2.5.2偏差函数法063 2.5.3比定压热容计算实例066 2.6黏性的计算方法研究068 2.7导热系数的计算方法研究071 参考文献073 第3章航空煤油超临界喷射流量特性研究 3.1超临界喷射流量测量的特殊性分析075 3.2超临界煤油流量特性的数值模拟方法076 3.3超临界煤油流量特性的试验测试方法077 3.4基于再生冷却的超临界煤油的流量分配特性079 3.5超临界煤油流量特性的试验探索080 3.5.1实验系统搭建080 3.5.2试验结果分析082 参考文献084 第4章航空煤油超临界蒸发特性研究 4.1实验系统和研究方法087 4.2RP3煤油液滴在超临界环境中的蒸发特性089 4.2.1燃油油滴的初始直径089 4.2.2环境参数对油滴蒸发特性的影响090 4.2.3油滴初始温度对蒸发特性的影响094 参考文献097 第5章超临界航空煤油喷射和掺混特性研究 5.1实验测量系统099 5.1.1实验系统099 5.1.2测量系统101 5.2液态航空煤油跨临界射流破碎形态研究104 5.2.1射流破碎形态介绍104 5.2.2射流破碎形态研究105 5.2.3射流破碎长度研究108 5.3超临界航空煤油跨临界喷射特性研究111 5.3.1射流喷射扩张角研究111 5.3.2冷凝距离研究114 5.3.3卷吸边界层研究115 5.4超临界航空煤油同轴喷射与掺混特性研究118 5.4.1超临界航空煤油同轴喷射的近喷嘴激波结构118 5.4.2超临界煤油同轴掺混射流冷凝距离和射流扩张角的变化规律119 参考文献122 第6章超临界燃料喷射与燃烧的数值仿真研究 6.1超临界喷射模型124 6.1.1控制方程124 6.1.2系数矩阵的预处理127 6.1.3非定常项的双时间推进法129 6.1.4对流项的Roe通量分裂130 6.1.5超临界物性计算方法与喷射模型耦合131 6.2超临界燃油的喷射特性研究132 6.2.1环境压力的影响134 6.2.2环境温度的影响136 6.2.3喷射温度的影响138 6.3伪沸腾对射流特性的影响分析139 6.3.1数值模型验证140 6.3.2数值结果分析141 6.4超临界燃油湍流燃烧数值研究简介148 参考文献151 第7章超临界航空煤油扩散燃烧基础特性研究 7.1超临界扩散燃烧的特殊性155 7.2大分子碳氢燃料液滴在超临界环境中的燃烧特性157 7.2.1大分子碳氢燃料液滴在超临界环境中的燃烧形态157 7.2.2大分子碳氢燃料液滴在超临界环境中的燃烧寿命159 7.3超临界航空煤油射流火焰基础燃烧特性161 7.3.1超临界航空煤油热伴流环境中的近喷嘴射流结构163 7.3.2扩散火焰抬升高度的变化164 7.3.3扩散火焰扩张角的变化166 7.3.4射流火焰卷吸层厚度的变化169 参考文献171 第8章超临界航空煤油在发动机中的应用研究 8.1超临界航空煤油在航空发动机中的应用分析173 8.1.1应用背景173 8.1.2超临界态航空煤油的应用174 8.1.3超临界态航空煤油应用的挑战176 8.2超临界航空煤油在冲压发动机中的应用分析176 8.3超临界燃油在内燃机中的应用分析178 8.4超临界煤油在脉冲爆震火箭发动机中应用的试验研究179 8.4.1脉冲爆震发动机简介179 8.4.2不同温度煤油雾化特性180 8.4.3对发动机工作稳定性的影响182 8.4.4对发动机推力和比冲的影响184 参考文献191 第9章液态碳氢燃料超临界喷射燃烧研究展望 9.1液态碳氢燃料超临界喷射燃烧机理与基础性研究193 9.2液态碳氢燃料超临界喷射燃烧关键技术研究194 9.3液态碳氢燃料超临界喷射燃烧工程应用研究194