超声速气流中缓燃与爆震的传播、相互转化机理及其应用研究

本项目拟采用实验与数值模拟相结合的方法，研究超声速气流中的缓燃与爆震两种形态的火焰传播及其相互转化过程，揭示其中的主导物理机制、获得关键因素及其影响规律，为提高超燃冲压发动机性能提供设计方法和依据。研究中将综合运用高速/超高速摄影和纹影、PLIF、PIV、NPLS等先进光学观测手段对燃烧过程进行细致的观察与测量；同时采用高分辨率的大涡模拟对燃烧流动过程进行精细再现。由此，可获得燃烧区域、火焰形态、流场波系、湍流大尺度结构、组分分布等的清晰图像及其动态变化情况，得到流动与燃烧场物理参数的详尽分布。通过两种手段的相互印证与补充，结合理论分析，着重阐明超声速气流中缓燃火焰传播与激波、分离区运动的相互关系和火焰传播的主导机制，超声速气流中爆震波的传播特性及其与流动的相互作用机理，以及缓燃与爆震的相互转化机理。在此基础上，探索高效、低损失的超声速燃烧组织方案与超燃冲压发动机设计方法，并进行实验验证。

采用理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法，深入开展超声速气流中缓燃与爆震波的传播、相互转化机理及其应用研究。开展不同几何参数热射流起爆、超声速可燃气热射流起爆、凹腔流道热射流起爆、扩张流道热射流起爆、不均匀超声速流热射流起爆等问题的数值模拟研究。开展了超声速可燃气爆燃转爆震实验研究、对射流的特性、预混气的活性、流道的结构深入开展了研究。设计了爆震燃烧发动机并进行了推力测量。通过研究，得到了静止气下热射流起爆的典型应用规律，得到了超声速预混气热射流起爆精细过程，获得了带凹腔射流起爆、扩张流道射流起爆等情况的爆震波起爆传播特性，获得了典型的爆震起爆推力特性曲线。