掺氢RP-3航空煤油层流燃烧特性的实验研究

作者： 张存杨   来源： 沈阳航空航天大学 年份： 2017 文献类型 ： 学位论文 关键词： 层流燃烧速度   燃烧稳定性   3航空煤油   RP   掺氢比  

描述： 随着世界各国航空领域军事竞争日趋激烈,超燃冲压发动机以其结构简单、重量轻等优势受到各国军事研究者的重视。如何实现碳氢燃料的快速点火和稳定燃烧是超燃冲压发动机研制过程中亟需解决的关键问题。研究发现向碳氢燃料中加入活性燃料是解决该问题的有效途径。然而,国内相关领域基础研究数据匮乏。基于此目的,本文开展了H2添加对RP-3航空煤油层流燃烧特性影响的实验研究。为了获得RP-3航空煤油燃烧特性的主要影响因素,在定容燃烧弹中实验测量了初始温度为390~450K、初始压力为0.1~0.7MPa、当量比范围为0.9~1.4条件下RP-3航空煤油的层流燃烧特性。结果表明:低当量比下火焰前锋面光滑,当当量比升至1.4时,火焰前锋面开始出现褶皱;当初始压力由0.1MPa升高至0.7MPa,在火焰发展后期,火焰前锋面开始变得不光滑;火焰发展速度随初始温度的升高而变大。随着当量比的增加或初始压力的升高,马克斯坦长度逐渐变小;初始温度对马克斯坦长度的影响不确定。随着当量比的升高,层流燃烧速度呈现先增大后减小的趋势,在当量比为1.2时达到最大;随着初始压力的降低或初始温度的升高,层流燃烧速度逐渐升高。燃烧压力峰值随当量比的增大呈现先迅速增加后逐渐降低的趋势;随着初始压力的升高或初始温度的降低,燃烧压力峰值逐渐升高。为了阐明氢气添加对RP-3航空煤油燃烧特性的影响,在定容燃烧反应器中实验测量了初始温度分别为390与420K、初始压力为0.1~0.3MPa、当量比范围为0.9~1.5时RP-3航空煤油/氢气混合气的层流燃烧特性。结果表明:在不同的初始温度、初始压力与当量比下,随着掺氢比的提高,混合气火焰前锋面逐渐出现裂纹或褶皱,马克斯坦长度逐渐减小,火焰不稳定性增强。同时,随着掺氢比的提高,RP-3航空煤油/氢气混合气的层流燃烧速度逐渐增大,燃烧压力峰值逐渐升高。

初始温度对CH_4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧特性的影响

作者： 刘宇   孙震   汤卓   刘蕴文   赵欢   曾文   来源： 航空动力学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 混合燃料   马克斯坦长度   层流燃烧速度   燃烧稳定性   火焰拉伸率  

描述： 采用定容燃烧实验装置对初始压力为0.1MPa、当量比为0.7～1.5、甲烷体积分数为0、0.4和0.8,以及3种初始温度工况下,CH_4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧特性进行实验研究。获得混合燃料火焰发展图片、层流燃烧速度和马克斯坦长度等,并分析初始温度对CH_4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧速度及燃烧稳定性的影响。结果表明,当火焰拉伸率趋于0时,非线性拟合方法 NLM2(nonlinear fitting method2)能够准确预测拉伸火焰传播速度随火焰拉伸率变化规律,外推可获得较为准确的无拉伸火焰传播速率。初始温度对稀混合燃料火焰传播速度的影响较大,而对化学当量比和浓混合燃料火焰传播速度的影响较小。3种甲烷体积分数混合燃料的层流燃烧速度均随初始温度增加而增加。当初始温度为420K时,马克斯坦长度随当量比减小最快,而当初始温度为480K时,马克斯坦长度减小最慢。在稀混合气和化学当量比工况,随着初始温度增加,混合燃料马克斯坦长度减小,混合燃料燃烧稳定性变差,而在浓混合气工况,各初始温度马克斯坦长度趋于一致,此时,初始温度增加对燃烧稳定性影响较小。

国产航空煤油多组分替代燃料的燃烧反应机理研究

作者： 付淑青   来源： 沈阳航空航天大学 年份： 2020 文献类型 ： 学位论文 关键词： 国产航空煤油   替代燃料   反应机理   层流燃烧速度   着火延迟时间  

描述： 国产航空煤油多组分替代燃料的燃烧反应机理研究

氢气添加对RP-3航空煤油燃烧特性的影响

作者： 曾文   张存杨   刘宇   陈保东   胡二江   来源： 航空动力学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 马克斯坦长度   层流燃烧速度   燃烧稳定性   3航空煤油   RP   掺氢比  

描述： 为了阐明氢气添加对国产RP-3航空煤油燃烧特性的影响,在定容燃烧反应器中实验测量了初始压力为0.1MPa、初始温度分别为390,420K、当量比范围为0.8~1.5时RP-3航空煤油/氢气混合气的层流燃烧速度与马克斯坦长度,分析了掺氢比对火焰发展结构、层流燃烧速度及马克斯坦长度的影响.结果表明:随着掺氢比的提高,在火焰发展过程中,火焰前锋面逐渐出现裂纹或褶皱,火焰的不稳定性逐渐增强;随着混合气当量比或掺氢比的升高,RP-3航空煤油/氢气混合气的马克斯坦长度逐渐减小;当混合气当量比从0.8升高至1.5时,RP-3航空煤油/氢气混合气的层流燃烧速度呈现先增加后降低的趋势,当量比为1.2时混合气的层流燃烧速度达到最大;同时,随着初始温度或掺氢比的升高,RP-3航空煤油/氢气混合气的层流燃烧速度逐渐升高。

甲烷摩尔分数及初始压力对甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧特性的影响

作者： 刘宇   孙震   罗睿   马洪安   赵欢   曾文   来源： 航空动力学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 混合燃料   层流燃烧速度   燃烧稳定性   甲烷   3航空煤油   RP  

描述： 采用定容燃烧实验装置获得初始温度为450K、初始压力为0.1~0.3MPa、当量比为0.7~1.5以及甲烷摩尔分数为0~0.8工况下甲烷/RP-3航空煤油混合燃料火焰发展特性图片、马克斯坦长度和层流燃烧速度等燃烧特性,分析甲烷摩尔分数及初始压力对甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧稳定性及层流燃烧速度的影响。结果表明:当量比为1.3时,随着甲烷摩尔分数增加,甲烷/RP-3航空煤油混合燃料燃烧趋于稳定,初始压力对燃烧稳定性影响较大,随着初始压力增加,燃烧稳定性变差。混合燃料马克斯坦长度随当量比增加而减小,当甲烷摩尔分数增加时,混合燃料马克斯坦长度减小趋势变缓,当初始压力增加时,混合燃料马克斯坦长度减小趋势明显变缓。混合燃料层流燃烧速度随当量比增加呈现先增大后减小的变化趋势。当甲烷摩尔分数为0、0.4和0.6时,随着甲烷摩尔分数增加,混合燃料层流燃烧速度逐渐增大,当初始压力为0.1、0.2、0.3MPa时,随着初始压力增加,混合燃料层流燃烧速度显著降低,随着甲烷摩尔分数和初始压力的增加,混合燃料层流燃烧速度峰值有向当量比大的区移动的趋势。

RP-3航空煤油4种组分替代燃料燃烧反应机理

作者： 马洪安   魏忠秀   付淑青   刘宇   宫俊波   苗磊   来源： 沈阳航空航天大学学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 替代燃料   反应机理   层流燃烧速度   着火延迟时间   3航空煤油   4种组分   RP  

描述： 为准确模拟RP-3航空煤油的着火和燃烧特性，提出摩尔分数为41%正十二烷、37%正癸烷、3%正丙基环己烷、19%正丙基苯的4种组分替代燃料模型，模型包含136种组分、308步基元反应。通过计算对单组分详细机理进行简化，完成了简化机理的反应动力学验证；同时完成RP-3航空煤油层流燃烧速度的实验和4种组分替代燃料模型的验证。结果表明：在压力p=101.325、202.65 kPa,当量比Ф=0.5、1.0、1.5工况时，该机理模拟得到的着火延迟时间与实验值能够很好吻合，均存在明显的NTC区域；在压力p为101.325～303.975 kPa,当量比Ф为0.8～1.4,温度T为420、450、480 K时，计算得到的层流燃烧速度与实验值较为吻合。通过与其他文献对比得出，该4种组分替代燃料燃烧机理拟合准确度较高，国产航空煤油着火特性与燃烧特性表现良好，相关工作具有一定的工程应用价值。