空气辅助雾化对活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究

作者： 张雨生   周磊   刘丰年   华剑雄   刘昌文   卫海桥   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   喷射参数   活塞式发动机   空气辅助喷射   燃烧特性  

描述： 为了满足无人机燃料的安全性、单一化战略，并实现发动机高功重比指标，将航空煤油应用在点燃式活塞发动机上，使用自主开发的空气辅助喷雾系统，在节气门全开条件下进行了不同过量空气系数、喷气压力、喷气脉宽、喷射时刻对于活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究，并将空气辅助雾化系统和120MPa高压共轨系统进行对比试验。结果表明，0.95为活塞式航空煤油发动机的最佳过量空气系数；提高喷气压力和喷气脉宽均会提高发动机的动力性和经济性，提高燃烧稳定性，并且提高喷气压力可以明显缩短燃烧持续期；360°CA BTDC喷气时刻时航空煤油的雾化效果最好；喷射参数优化后的空气辅助雾化系统对于航空煤油的雾化效果接近高压共轨系统水平。

空气辅助雾化对活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究

作者： 张雨生   周磊   刘丰年   华剑雄   刘昌文   卫海桥   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   喷射参数   活塞式发动机   空气辅助喷射   燃烧特性  

描述： 为了满足无人机燃料的安全性、单一化战略，并实现发动机高功重比指标，将航空煤油应用在点燃式活塞发动机上，使用自主开发的空气辅助喷雾系统，在节气门全开条件下进行了不同过量空气系数、喷气压力、喷气脉宽、喷射时刻对于活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究，并将空气辅助雾化系统和120MPa高压共轨系统进行对比试验。结果表明，0.95为活塞式航空煤油发动机的最佳过量空气系数；提高喷气压力和喷气脉宽均会提高发动机的动力性和经济性，提高燃烧稳定性，并且提高喷气压力可以明显缩短燃烧持续期；360°CA BTDC喷气时刻时航空煤油的雾化效果最好；喷射参数优化后的空气辅助雾化系统对于航空煤油的雾化效果接近高压共轨系统水平。

不同海拔下压燃式航空活塞发动机的燃烧与排放特性

作者： 沈颖刚   聂珂   徐劲松   陈贵升   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 活塞发动机   航空发动机   试验台架   海拔高度   排放特性   燃烧特性  

描述： 研究压燃式航空活塞发动机在不同海拔高度下的燃烧与排放特性，将有利于进一步优化通航飞行器的动力推进系统。通过发动机大气压力模拟试验台架，在3个不同海拔高度（10,1000,1920m）进行压燃式航空活塞发动机的燃烧与排放试验，获得了发动机的燃烧和排放污染物与海拔高度的变化规律。试验结果表明：随着海拔高度的上升，大气压力减小，航空发动机的进气质量流量降幅明显，过量空气系数和有效热效率也略有下降，但有效燃油消耗率是上升的；此外，在相同工况点出现最大燃烧压力下降，滞燃期延长，燃烧始点推迟，燃烧持续期呈延长趋势，最高平均燃烧温度增大，且发动机的NOx,HC和碳烟排放增加。当海拔升高，发动机的负荷增大时，碳烟排放呈现出先降低后升高。在小负荷和大负荷时的CO排放增加较为明显，而中负荷附近基本保持不变。

不同海拔下压燃式航空活塞发动机的燃烧与排放特性

作者： 沈颖刚   聂珂   徐劲松   陈贵升   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 活塞发动机   航空发动机   试验台架   海拔高度   排放特性   燃烧特性  

描述： 研究压燃式航空活塞发动机在不同海拔高度下的燃烧与排放特性，将有利于进一步优化通航飞行器的动力推进系统。通过发动机大气压力模拟试验台架，在3个不同海拔高度（10,1000,1920m）进行压燃式航空活塞发动机的燃烧与排放试验，获得了发动机的燃烧和排放污染物与海拔高度的变化规律。试验结果表明：随着海拔高度的上升，大气压力减小，航空发动机的进气质量流量降幅明显，过量空气系数和有效热效率也略有下降，但有效燃油消耗率是上升的；此外，在相同工况点出现最大燃烧压力下降，滞燃期延长，燃烧始点推迟，燃烧持续期呈延长趋势，最高平均燃烧温度增大，且发动机的NOx,HC和碳烟排放增加。当海拔升高，发动机的负荷增大时，碳烟排放呈现出先降低后升高。在小负荷和大负荷时的CO排放增加较为明显，而中负荷附近基本保持不变。

典型航空煤油的模型燃料及其骨架反应机理构建

作者： 禹进   郭凡军   曹竣铭   余彬彬   于佳佳   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   模型燃料   化学反应机理   骨架机理   燃烧  

描述： 针对航空煤油低温简化机理极其缺乏的问题，选取正十二烷、2，5-二甲基己烷和甲苯作为基础燃料，分别为S-8、Jet-A和RP-3航空煤油构建模型燃料，并利用官能团匹配方法确定基础燃料配比。针对传统解耦法采用C0-C3机理造成精度不高的问题，采用C0-C4机理耦合基础组分Cn-C5骨架子机理，然后利用实验数据优化Cn-C5骨架子机理的反应速率常数。通过机理简化方法，得到包含122个组分，725个反应的骨架机理，并对各组分机理进行了验证。最后，对构建航空煤油模型燃料的着火延迟时间、组分浓度演变数据和层流火焰速度进行了验证，结果表明所构建模型具有简洁和精准的优点，为高精度的燃烧反应流数值模拟研究奠定了基础。

活性粒子对航空煤油着火特性影响机理分析

作者： 王美琪   陈雷   曾文   杨昆   宋鹏   郑玮琳   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   活性粒子   骨架机理   着火延迟时间   敏感度  

描述： 为了研究等离子体中的活性粒子（OH自由基）对航空煤油着火特性的影响，选择正癸烷骨架机理作为航空煤油替代燃料。用零维均质完全混合模型和零维完全预混模型对等离子体点火和燃烧过程进行计算分析，计算敏感度和各组分摩尔分数来揭示活性粒子的添加对正癸烷着火特性的影响，并采用敏感性分析方法对反应机理进行了适当修正。结果表明：修正后机理的着火延迟时间曲线与正癸烷自点火曲线趋势一致。OH自由基的添加显著缩短航空煤油的着火延迟时间：在750K时，加入0.1%OH自由基相比正癸烷自点火着火延迟时间缩短约41%；加入0.5%OH自由基缩短约52.3%。加入0.8%OH自由基缩短约58.2%。加入OH自由基之后大部分基元反应的敏感度向着促进反应进行的方向增加。

高温高速气流中航空煤油横向射流实验研究

作者： 王晓洁   王少林   王凯兴   潘剑锋   刘舆帅   刘存喜   穆勇   徐纲   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   航空发动机   穿透深度   横向射流   加力燃烧室  

描述： 横向射流是航空发动机加力燃烧室中常见的煤油掺混组织方式。本文使用激光诱导荧光（PLIF）技术，在加力燃烧室的工况条件下，对航空煤油横向射流过程进行测量，研究了液气动量比、气体雷诺数、气体韦伯数对射流深度的影响。通过自编程序对煤油PLIF结果进行处理，获取了横向射流的射流深度。进行了空气来流温度303～1100K，气流速度100～300m/s，液气动量比9～843，气体雷诺数357～4863，气体韦伯数61～716内射流深度的测量。结果表明，射流深度随动量比的增加而显著增大；气体雷诺数的增加增强了动量比对射流深度的影响；射流深度随气体雷诺数的增加而增大，但增大程度随气体雷诺数的增加而减小；射流深度随着气体韦伯数的增加而减小，但气体韦伯数对射流深度的影响相对次要。通过对实验数据的拟合，获得了无量纲射流深度关于无量纲轴向距离、动量比、雷诺数以及韦伯数的经验公式。

活性粒子对航空煤油着火特性影响机理分析

作者： 王美琪   陈雷   曾文   杨昆   宋鹏   郑玮琳   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   活性粒子   骨架机理   着火延迟时间   敏感度  

描述： 为了研究等离子体中的活性粒子（OH自由基）对航空煤油着火特性的影响，选择正癸烷骨架机理作为航空煤油替代燃料。用零维均质完全混合模型和零维完全预混模型对等离子体点火和燃烧过程进行计算分析，计算敏感度和各组分摩尔分数来揭示活性粒子的添加对正癸烷着火特性的影响，并采用敏感性分析方法对反应机理进行了适当修正。结果表明：修正后机理的着火延迟时间曲线与正癸烷自点火曲线趋势一致。OH自由基的添加显著缩短航空煤油的着火延迟时间：在750K时，加入0.1%OH自由基相比正癸烷自点火着火延迟时间缩短约41%；加入0.5%OH自由基缩短约52.3%。加入0.8%OH自由基缩短约58.2%。加入OH自由基之后大部分基元反应的敏感度向着促进反应进行的方向增加。

竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油传热恶化实验研究

作者： 王彦红   东明   李素芬   陆英楠   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   拟沸腾数   临界准则   传热恶化   超临界压力  

描述： 为理解空-油换热器中的冷却换热特性，对竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油的换热进行了实验研究。探究了稳态换热特征和换热机理，探讨了质量流量、热流密度、运行压力和进口温度对换热的影响；基于拟沸腾数提出了传热恶化的临界准则以及壁温最大飞升值的预测准则；通过浮升力和热加速判别准则分析了两者对换热的影响；实现了换热关联式预测。结果表明：浮升力和热加速对换热的影响可以忽略。拟沸腾换热机制，即近壁流体膨胀力相比惯性力占主导时，类气态流体层覆盖壁面是传热恶化的原因。当拟沸腾数高于2.5×10-4时，拟沸腾换热机制起作用。最后，探究了泄压过程中的瞬态换热特征。泄压过程中拟沸腾数不断增大，传热恶化加剧，高泄压速率下甚至出现壁温波动。

竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油传热恶化实验研究

作者： 王彦红   东明   李素芬   陆英楠   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   拟沸腾数   临界准则   传热恶化   超临界压力  

描述： 为理解空-油换热器中的冷却换热特性，对竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油的换热进行了实验研究。探究了稳态换热特征和换热机理，探讨了质量流量、热流密度、运行压力和进口温度对换热的影响；基于拟沸腾数提出了传热恶化的临界准则以及壁温最大飞升值的预测准则；通过浮升力和热加速判别准则分析了两者对换热的影响；实现了换热关联式预测。结果表明：浮升力和热加速对换热的影响可以忽略。拟沸腾换热机制，即近壁流体膨胀力相比惯性力占主导时，类气态流体层覆盖壁面是传热恶化的原因。当拟沸腾数高于2.5×10-4时，拟沸腾换热机制起作用。最后，探究了泄压过程中的瞬态换热特征。泄压过程中拟沸腾数不断增大，传热恶化加剧，高泄压速率下甚至出现壁温波动。