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氢燃料超燃燃烧室流场结构和火焰传播规律试验研究

田野 乐嘉陵 杨顺华 钟富宇

田野, 乐嘉陵, 杨顺华, 等. 氢燃料超燃燃烧室流场结构和火焰传播规律试验研究[J]. 实验流体力学, 2019, 33(1): 72-78. doi: 10.11729/syltlx20180027
引用本文: 田野, 乐嘉陵, 杨顺华, 等. 氢燃料超燃燃烧室流场结构和火焰传播规律试验研究[J]. 实验流体力学, 2019, 33(1): 72-78. doi: 10.11729/syltlx20180027
Tian Ye, Le Jialing, Yang Shunhua, et al. Experimental study on flow structure and flame development in a hydrogen-fueled supersonic combustor[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(1): 72-78. doi: 10.11729/syltlx20180027
Citation: Tian Ye, Le Jialing, Yang Shunhua, et al. Experimental study on flow structure and flame development in a hydrogen-fueled supersonic combustor[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(1): 72-78. doi: 10.11729/syltlx20180027

氢燃料超燃燃烧室流场结构和火焰传播规律试验研究

doi: 10.11729/syltlx20180027
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51706237

详细信息
    作者简介:

    田野(1987-), 男, 吉林梅河口人, 博士, 助理研究员。研究方向:超燃冲压发动机燃烧室技术。通信地址:四川省绵阳市二环路南段6号1902信箱(621000)。E-mail:tianye_cardc@163.com

    通讯作者:

    田野, E-mail: tianye_cardc@163.com

  • 中图分类号: V231.2

Experimental study on flow structure and flame development in a hydrogen-fueled supersonic combustor

  • 摘要: 采用试验方法研究了不同当量比条件下的氢气燃烧流场结构和火焰传播规律。采用壁面测压、纹影、差分干涉、火焰自发光照相以及OH-PLIF等测量手段获取流场信息,并发展了纹影、差分干涉和PLIF同步测量的试验方法,获取了流动结构和火焰的耦合测量结果。结果表明:在所研究的5个状态中,当氢气当量比大于0.17时,燃烧流场结构不稳定,火焰分布呈现破碎状,火焰在燃烧室上下壁面之间来回传播;当氢气当量比小于或等于0.17时,燃烧流场结构稳定,火焰呈现连续分布,火焰稳定分布于凹槽下部剪切层内。
  • 图  1  直连式发动机模型

    Figure  1.  Schematic of a scramjet combustor

    图  2  纹影与PLIF系统同步测量光路

    Figure  2.  The synchronous measurement path diagram of schlieren and PLIF

    图  3  试验时序图

    Figure  3.  Schematic of the experiment

    图  4  各研究状态下的壁面压力试验测量结果

    Figure  4.  Experimental wall pressure of the studied cases

    图  5  Case 2不同时刻燃烧流场的纹影图片

    Figure  5.  Schlieren figures of case 2 at different times

    图  6  Case 3不同时刻燃烧流场的纹影图片

    Figure  6.  Schlieren figures of case 3 at different times

    图  7  Case 2不同时刻燃烧流场的差分干涉图片

    Figure  7.  Differential interferometry figures of case 2 at different times

    图  8  Case 3不同时刻燃烧流场的差分干涉图片

    Figure  8.  Differential interferometry figures of case 3 at different times

    图  9  Case 2不同时刻燃烧流场的侧板直接照相图片

    Figure  9.  Flame luminosity figures of case 2 at different times

    图  10  Case 3不同时刻燃烧流场的侧板直接照相图片

    Figure  10.  Flame luminosity figures of case 3 at different times

    图  11  Case 2和3某时刻燃烧流场的底板直接照相图片

    Figure  11.  Flame luminosity figures of case 2 and 3 (taken from bottom wall)

    图  12  Case 2和3状态下的OH*-PLIF照片

    Figure  12.  OH*-PLIF figures of case 2 and 3 at different times

    图  13  多种光学测量手段的合成结果

    Figure  13.  The synchronous measurement pictures of several measurement methods of case 2 and case 3

    表  1  各研究状态

    Table  1.   The studied cases

    Case Equivalent ratio Flux/(g·s-1)
    1 0 0
    2 0.10 8.76
    3 0.30 26.28
    4 0.04 3.504
    5 0.17 14.892
    6 0.23 20.148
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-29
  • 修回日期:  2018-08-10
  • 刊出日期:  2019-02-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日