申请/专利权人：天津大学

申请日：2024-02-27

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN117951913A

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F17/11;G16C20/10;G06F119/08;G06F119/14;G06F113/08

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.17#实质审查的生效;2024.04.30#公开

摘要：本发明公开了一种用于液液栓式喷注器的耦合喷雾燃烧的性能预示仿真方法，模型包括4个部分：稳态喷雾场的计算、喷雾场的结果处理作为燃烧的初始边界条件、燃烧过程的计算以及结合化学平衡应用计算燃烧效率。建模方法准确描述了液液栓式喷注器的喷雾过程及燃烧过程，同时考虑了喷雾过程导致的推进剂分布特性对燃烧过程的影响。仿真模型能准确预测多种关键参数对于燃烧性能的影响，从而避免发动机的热试验消耗的大量经济和时间成本，并优化了栓式喷注器以及燃烧室的结构设计。本发明主要应用于液液栓式喷注器以及发动机的开发阶段，可以对栓式喷注器的喷雾场对最终燃烧效率的影响这一技术问题得到解决。

主权项：1.液液栓式喷注器耦合喷雾燃烧性能预示的仿真方法，其特征是：仿真方法包括4个部分，分别为：通过多相流体体积方法求解冷态稳态的喷雾过程；处理喷雾过程的结果作为燃烧过程的初始边界条件；通过欧拉-拉格朗日方法计算燃烧过程；结合美国国家航空航天局的化学平衡应用计算燃烧效率，具体步骤为：1用多相流体体积方法求解冷态稳态喷雾场，控制方程如下： 式中，为速度；α为液相体积分数；p为压力；是表面张力；是形变张量；t为时间；n为液相个数，网格粘度μ＝α1μl1+α2μl2+1-α1-α2μg，密度ρ＝α1ρl1+α2ρl2+1-α1-α2ρg，其中下标l代表液相；g代表液相气相，下标1代表燃料，2代表氧化剂；2根据流体体积方法计算的喷雾场结果作为燃烧过程的初始边界条件，设定提取信息截面以及n个提取子区域，提取信息为：提取子区域的速度混合比Mj、燃料流量和氧化剂流量 式中，下标j、k、m分别代表第j个提取子区域、子区域内第k个网格以及子区域内网格数量；A、V分别是网格面积和体积，对统计的流量进行无量纲化处理，得到各提取子区域的燃料氧化剂流量系数cij， 由此得到提取子区域内的推进剂真实流量 式中，上标r代表真实情况，0代表初始情况，3通过欧拉-拉格朗日方法计算燃烧过程，将推进剂简化为离散的拉格朗日粒子，气相场的状态用连续的欧拉场计算，离散相与连续相相间的耦合都是通过控制方程中的源相体现，连续相主要控制方程如下： 其中式3-1为质量守恒方程、3-2为动量守恒方程、3-3为能量守恒方程、3-4为组分运输方程式，式中ρ为流体密度，为流体速度矢量；Sm为质量源项，代表液滴蒸发所导致的气相质量变化；τeff为有效应力张量；为动量源相，在此处表示离散相和连续相的动量交换；keff表示有效热导率，T为温度；E表示内能；hi为组分i焓值；Sh为相间能量相互作用源项；Ji代表组分i扩散通量；Ri表示组分i的化学反应生成率，Si为组分运输方程中的源项，离散相粒子的基本状态用下面两个微分方程求解： 式中，为气相速度，为粒子速度，表示其他加速度项，FD表示为粒子所受曳力，基于上述模型，通过有限体积法的求解，可以得到欧拉-拉格朗日仿真得到的燃烧关键参数，如燃烧室压力，由此，可计算仿真得到的特征速度c*： 式中，pc为燃烧室压力，At为喉部横截面积，为推进剂总质量流量；4通过化学平衡应用计算，可得到设定工况下的理想特征速度cth*，由此可计算栓式发动机的燃烧效率η：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 天津大学 液液栓式喷注器耦合喷雾燃烧性能预示的仿真方法

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