超声速横向射流动态混合与燃烧过程关联性研究

Development of the combined cycle propulsion systems and the extension of flight envelope require research efforts on unsteady supersonic reacting flow. Based on an unique transient operating direct connect wind tunnel, a hydrocarbon fuel dynamic control system and advanced laser diagnostic techniques, we propose to evaluate the dynamic behavior of supersonic crossflow mixing and combustion and to establish connections between the two phenomenon. The understanding is crucial for the development of advanced combustion control strategies and engine control methods to ensure stable thrust performance with varying flight dynamic pressure.

由宽域及组合动力发展需求牵引，开展高超声速非定常湍流燃烧问题研究。依托于变马赫数直联燃烧室实验台，基于基础液态碳氢燃料动态控制技术和多相湍流燃烧光学诊断技术，重点研究变马赫数过程中基础液态碳氢燃料超声速横向射流动态喷注及混合特性、超声速来流中碳氢燃料点火瞬态特性以及变马赫数过程中超声速动态燃烧特性，建立变马赫数过程中超声速横向射流动态混合与燃烧过程关联性，从而提出变马赫数过程中高效动态燃烧组织方法。从动态燃料控制方法角度，探索发展高超声速动态主动燃烧控制方法保证稳定动态推力特性。

项目针对宽域化带来的“动态”、“多尺度”研究新需求，首先发展了液态碳氢燃料动态控制技术和多相湍流燃烧光学诊断技术，具体包括高精度双回路RP-3煤油增压控制系统、高频响MHz内窥光纤火焰传感器以及kHz重频激光诱导荧光测量系统。基于力学所变马赫数直连试验台以及项目负责人研制的多项发动机测控新技术，系统揭示了动态飞行轨迹条件下影响双模态冲压发动机推力性能的主导反应流场演化规律；阐明了超声速燃烧与可压缩反应流场多尺度流动结构耦合的分区燃烧机制；提出了一种面向控制的动态飞行轨迹燃烧室性能预测模型，有效支撑高超声速模型预测控制技术发展。