曹东刚 作品数:7 被引量:36 H指数:3 供职机构: 西北工业大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 航空宇航科学技术 动力工程及工程热物理 自动化与计算机技术 更多>>
受限空间内超声速反应混合层生长及释热特性研究 在高超声速飞行技术的牵引下,高速湍流燃烧成为了航空航天推进领域的关注热点,也是燃烧学科亟待解决的基础性课题,其核心是几何构型约束下湍流-燃烧-激波之间的相互作用。本文以吸气式高超声速动力系统为工程应用背景,提取火箭冲压组... 曹东刚关键词:大涡模拟 文献传递 三种空穴模型在可调汽蚀文氏管数值模拟中的对比研究 被引量:16 2013年 采用Singhal et al,Zwart-Gerber-Belamri,Schnerr and Sauer三种空穴模型,结合Mixture多相流模型,对不同开度下的可调汽蚀文氏管进行了数值模拟,并将计算结果与试验数据进行了对比分析,讨论了计算模型的适应性。研究结果表明三种数值模型均能模拟可调汽蚀文氏管的内部流场,计算结果与试验结果具有较好的一致性且随着开度的增大计算精度提高。相比较而言,Zwart-Gerber-Belamri空穴模型计算精度较高,收敛速度较快,而且能够捕捉到相变过程中的温度变化,是一种较为实用的可调汽蚀文氏管的数值计算模型。 曹东刚 何国强 潘宏亮 秦飞关键词:数值模拟 流量调节 基于RBCC发动机的煤油总包反应机理对比研究 本文针对RBCC发动机工况调研总结了常用煤油总包反应机理,计算了7种煤油总包反应在RBCC发动机工况下的点火延迟时间、温度和组分分布.筛选出了适用于RBCC发动机数值模拟的分子式为C11H21的10步煤油总包反应,并且使... 刘冰 何国强 秦飞 曹东刚 黄志伟 王帅RBCC燃烧室超声速反应混合层特性的大涡模拟 被引量:3 2015年 以飞行马赫数为4.5 Ma的RBCC发动机典型工作状态为研究背景,采用大涡模拟研究了支板火箭射流和空气来流形成的超声速反应混合层的掺混燃烧过程,获得了燃烧室内详细的流场结构和流动特征,分析了强射流条件下超声速反应混合层的特性。结果表明由于速度梯度的存在,火箭射流进入燃烧室后与空气来流形成环形剪切层,剪切层内丰富的旋涡结构主导火箭射流和空气来流的掺混燃烧,随着湍流能量的串级输运,化学反应过程中释放的能量将被转化成细观尺度的湍流动能,大尺度旋涡将能量传递给小尺度旋涡并最终耗散,细小尺度的旋涡一方面能够促进燃烧反应物的掺混并强化燃烧过程,另一方面会给化学反应过程带来强烈的脉动,使得局部火焰淬灭,火焰结构表现出明显的非定常性。 魏祥庚 曹东刚 秦飞 吴继平关键词:大涡模拟 超声速反应混合层燃烧模式研究 基于OpenFOAM计算平台,结合9组分19步化学动力学模型,使用大涡模拟对2.0Ma氢气射流与1.9Ma空气来流所形成的超声速反应混合层进行了研究,分析了超声速反应混合层发展过程中的燃烧模式特征.结果表明在超声速反应混... 曹东刚 何国强 秦飞 魏祥庚 刘冰 黄志伟火箭冲压组合发动机燃烧的若干基础问题研究 被引量:16 2016年 火箭冲压组合发动机包含多个工作模态,不同模态灵活组合的优势使其具有宽速域和广空域的工作特点,兼具加速和巡航的优点。火箭冲压组合发动机燃烧室中存在着亚声速、跨声速和超声速共存的流动结构,具有流动速度高、混合时间短、反应强度大、燃烧空间受限和波系结构复杂等特点。围绕火箭射流的强剪切性、燃烧模式的多样性和燃烧过程的动态性,分析了火箭冲压组合发动机的流动与燃烧特征,总结了面向发动机的高速湍流燃烧研究进展,研究了火箭冲压组合发动机中超声速反应混合层的生长特性、燃烧模式与空间释热分布和动态燃烧特性等问题。通过对碳氢燃料详细化学动力学机理的简化、校验,获得了分别适合于工程计算和细致燃烧机理研究的总包反应与框架机理。从火箭射流主导的反应混合层生长模型,宽范围、变来流工作中流动燃烧过程的不确定性和碳氢燃料动力学的简化与加速算法研究出发,提出了火箭冲压组合发动机基础研究中需要突破的问题,为认识发动机中多尺度燃烧机理、优化多模态燃烧组织提供参考。 何国强 秦飞 魏祥庚 曹东刚 黄志伟 刘冰关键词:高超声速飞行器 超声速燃烧 化学动力学 受限空间内超声速混合层生长特性 2017年 为获得受限空间内激波作用下的超声速混合层生长规律,以支板喷射超燃冲压发动机典型流道为研究对象,开展了2.3Ma氢气射流与2.0Ma空气来流所形成的超声速混合层的生长特性研究.基于OpenFOAM计算平台,采用大涡模拟方法,数值研究了超声速混合层的流场结构和特征,流场结构和组分分布与实验结果吻合较好.通过超声速混合层组分浓度、厚度、可压缩效应及总压损失的分析,获得了超声速混合层的生长特性.研究结果表明:受限空间内超声速混合层的生长过程具有4个典型阶段,支板末端的膨胀波/激波结构会显著减低对流马赫数,从而降低混合层的可压缩性,促进混合层的生长;激波与混合层的相互作用能够增强局部湍流强度,获得涡量增益,加快混合层的生长速率,促进混合效率,但同时会引起较大的总压损失,降低发动机性能.发动机设计时要综合考虑波系结构与混合层相互作用带来的混合增强和总压损失,实现性能优化. 魏祥庚 魏祥庚 曹东刚 秦飞关键词:超声速混合层 激波 可压缩性 大涡模拟