[發(fā)明專利]超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率的一維評(píng)價(jià)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910071932.4
• 申請(qǐng)日: 2009-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101539480A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑文;李文靜;崔濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M15/00
• 分類號(hào): G01M15/00;G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 楊立超

1.一種超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率的一維評(píng)價(jià)方法，其特征在于：所述評(píng)價(jià)方法是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一、確定燃燒室入口條件及壓力分布：通過(guò)試驗(yàn)或者數(shù)值模擬得到超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室壁面壓力分布情況，根據(jù)物性分析軟件ASPEN建立燃燒室中各組分的分子量及焓值數(shù)據(jù)庫(kù)，建立分子量及焓值與壓力、溫度及氧化劑過(guò)氧系數(shù)的函數(shù)關(guān)系μ(p，T，α)及H(p，T，α)；已知燃燒室入口總質(zhì)量流量和各成分所占分?jǐn)?shù)，確定G_τ、G_o、L_oτ、α、和I_BX，利用燃燒效率與各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的相互轉(zhuǎn)化，聯(lián)立動(dòng)量方程、能量方程、流量方程和氣體狀態(tài)方程構(gòu)成的基本方程組耦合求解，上述四個(gè)基本方程如(1)至(4)式所示：

IBX+∫FσokpkcdF→-Xo=Ikc=GΣwkc+pkcFkc---(1)]]>

HBX*-QGΣ=gτkcHτ(pτkc,Tkc,α=0)+gokcHo(pokc,Tkc,α=∞)+gnckcHnc(pnckc,Tkc,α=1)+wkc22---(2)]]>

ρBXwBX=αLoτ1+αLoτρkcwkcF‾kc---(3)]]>

pkc=ρkcRμkcTkc---(4)]]>

其中，I為沖量；X_o為燃燒室沿流動(dòng)方向耗散力；G_∑為總工質(zhì)質(zhì)量流量；F為面積，為相對(duì)截面積，H(p，T，α)為比焓函數(shù)，特別為燃燒室入口總比焓；Q為燃燒室壁面熱流；g為質(zhì)量分?jǐn)?shù)；μ(p，T，α)為分子量函數(shù)；L_oτ為氧化劑對(duì)燃料的化學(xué)當(dāng)量系數(shù)；α為氧化劑過(guò)氧系數(shù)G_τ和G_o分別為實(shí)際給定的燃料和氧化劑質(zhì)量流量；w為燃燒室內(nèi)工質(zhì)流速；R為通用氣體常數(shù)；ρ為工質(zhì)密度；T表示靜溫；

其中，對(duì)下腳標(biāo)的解釋：“kc”表示燃燒室某一截面處，“BX”表示入口截面處，“σok”表示燃燒室側(cè)壁面，“τ”表示燃料層，“o”表示氧化劑層，“nc”表示燃燒產(chǎn)物層；腳標(biāo)“τkc”表示燃燒室某一截面處燃料層，變量“μ_kc”表示燃燒混合物平均分子量，F(xiàn)_kc為燃燒室某一截面處橫截面積；

步驟二、給出燃燒效率初值η₀：

η=ηnpakηmeop=GτczG‾τ=GoczG‾o---(5)]]>

步驟三、確定燃燒室截面各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)g：

gτkc=Gτ-GτczGΣ=gτ(1-η0αv)---(6)]]>

gokc=Go-GoczGΣ=go(1-η0αv-1)---(7)]]>

gnckc=Gτcz+GoczGΣ=η0(gταv+goαv-1)---(8)]]>

1μkc=gτkcμτkc(pτkc,Tkc,α=0)+gokcμokc(pokc,Tkc,α=∞)+gnckcμnckc(pnckc,Tkc,α=1)---(9)]]>

其中，η_npak為實(shí)際反應(yīng)效率；η_meop為理論反應(yīng)效率；η為燃燒效率；和分別為燃料完全燃燒時(shí)，理論上應(yīng)反應(yīng)完的燃料和氧化劑質(zhì)量流量；G_τcz和G_ocz分別為實(shí)際反應(yīng)完的燃料與氧化劑質(zhì)量流量；v為計(jì)算系數(shù)，規(guī)定α≤1，v＝1；α≥1，v＝0；

步驟四、確定燃燒室某一截面處的靜溫：結(jié)合氣體狀態(tài)方程(4)式及(9)式確定燃燒室某一截面處的靜溫T_kc；

步驟五、求出燃燒混合物焓值及平均分子量μ_kc：

結(jié)合物性分析軟件ASPEN得出燃燒混合物焓值及入口燃燒混合物平均分子量；

步驟六、求出燃燒室截面當(dāng)?shù)芈曀賏及馬赫數(shù)M：

結(jié)合動(dòng)量方程(1)式、流量方程(3)式求出燃燒室截面當(dāng)?shù)芈曀偌榜R赫數(shù)；

步驟七、確定燃燒室壁面摩擦系數(shù)c_f及沿流動(dòng)方向耗散力X_o：

結(jié)合動(dòng)量方程(1)式、流量方程(3)式得出燃燒室壁面摩擦系數(shù)及沿流動(dòng)方向耗散力；

步驟八、求出燃燒混合物流速w：

步驟九、求出燃燒室壁面單位熱流q_w：

步驟十、求出燃燒效率η的計(jì)算值：

結(jié)合能量方程(2)式及(6)至(8)式，得到燃燒效率計(jì)算式(24)式：

η=HBX*-QGΣ-goHo(pokc,Tkc,α=∞)-gτHτ(pτkc,Tkc,α=0)-wkc22(goαv-1+gταv)Hnc(pnckc,Tkc,α=1)-goαv-1Ho(pokc,Tkc,α-∞)-gταvHτ(pτkc,Tkc,α=0)---(24)]]>

其中燃燒室壁面熱流計(jì)算采用雷諾近似法：

Q=∫FσokqwdFσok---(25)]]>

qw=cf2ρkcwkcS(I)(Hr-Hw)---(26)]]>

S(I)=2qwcfρkcwkc(Hr-Hw)---(27)]]>

Hr=Hkc+rwkc22---(28)]]>

其中，S(I)為雷諾相似參數(shù)；H_r為恢復(fù)焓；H_w為壁面氣體焓；q_w為燃燒室壁面單位熱流；

步驟十一、判斷燃燒效率與初值是否相同：

比較η與給定初值η₀是否相同，如果是，則執(zhí)行步驟十二；否則回到步驟二，循環(huán)迭代，直至得到滿足精度要求的燃燒效率η的計(jì)算值；

步驟十二、結(jié)束。