超声速反应混合层大尺度结构与燃烧相互作用机理研究

超声速反应混合层大尺度结构与燃烧相互作用机理研究具有重要的科学意义与工程应用价值，是当前超声速流动与燃烧研究的热点和难点，也是流体力学与燃烧学最重要的论题之一。通过设计超声速反应混合层实验装置、应用新的实验测试技术，采用先进的图像处理、分析和理解技术，获得超声速反应混合层大尺度结构与湍流火焰精细结构和动态变化过程，探索湍流大尺度结构与燃烧相互作用机理和超声速反应混合层控制规律。通过本项目研究，不仅可以在超声速反应混合层精细时空特性，大尺度结构与燃烧相互作用机理以及流动控制等方面取得新的成果，还可以为可压缩反应混合层数值模拟提供定量的模型参数和边界条件信息。

针对超声速平面、轴对称反应混合层，综合运用基于纳米粒子的平面激光散射技术NPLS（Nano-particle Planar Laser Scattering）、PLIF(Planar laser induced fluorescence)、高速摄影High-speed photography和高速激光纹影High speed laser schlieren等先进的光学观测手段，结合大涡模拟方法，对流动与燃烧过程中大尺度结构与燃烧相互作用机理开展了研究。完成了单喷管、双喷管、有限厚度喷管超声速混合层冷态流场精细结构观测；研制了轴对称超声速反应混合层燃气生成装置，实现了大范围可调工况高效稳定燃气生成；设计并建成了超声速内圆外方的轴对称超声速反应混合层实验系统，开展了轴对称超声速反应混合层的相关实验；发展了模拟超声速反应/无反应混合层大涡模拟的数值方法；系统研究了超声速反应/无反应混合层大尺度结构与燃烧相互作用和受控超声速反应混合层大尺度结构与湍流火焰精细时空结构。