●前言
第1章緒論1
1.1超聲速凹腔穩焰器1
1.2超聲速凹腔穩焰器中的流動與混合特性3
1.2.1流動特性3
1.2.2燃料噴注與混合特性4
1.3超聲速凹腔穩焰器中的點火過程6
1.3.1引導點火8
1.3.2節流點火8
1.3.3熱射流點火9
1.3.4等離子體點火9
1.3.5活性添加劑點火10
1.4超聲速凹腔穩焰器中的火焰穩定與穩焰模式10
1.4.1火焰穩定10
1.4.2穩焰機理11
1.5超聲速凹腔穩焰器中的火焰閃回過程14
1.5.1熱壅塞誘發火焰閃回15
1.5.2自點火誘發火焰閃回15
1.5.3爆燃轉爆轟誘發火焰閃回16
1.6本書篇章結構17
參考文獻17
第2章凹腔中的流動模式分析26
2.1二維流動特性26
2.1.1二維流動算例設置26
2.1.2瞬態流場結構與分析29
2.1.3時均流場結構與流動特性31
2.2流動模式與剪切層增長模型37
2.2.1冷態流動模式37
2.2.2剪切層增長模型43
2.3本章小結48
參考文獻48
第3章凹腔中的燃料輸運與混合過程49
3.1燃料輸運與混合流場結構特征49
3.1.1仿真工況設置49
3.1.2凹腔上遊噴注混合流場結構特征51
3.1.3不同動量比下凹腔中的噴注混合過程56
3.2燃料噴注方案對燃料輸運與混合過程的影響59
3.2.1仿真工況設置60
3.2.2不同凹腔上遊燃料噴注距離條件下的燃料輸運與混合過程63
3.2.3不同凹腔上遊燃料噴注方案條件下的燃料輸運與混合過程66
3.2.4不同凹腔主動式燃料噴注方案條件下的燃料輸運與混合過程70
3.2.5凹腔組合式燃料噴注方案的燃料輸運與混合過程71
3.3凹腔突擴構型對燃料輸運與混合過程的影響73
3.3.1仿真工況設置73
3.3.2凹腔構型對燃料輸運及混合流場的影響75
3.4本章小結81
參考文獻82
第4章凹腔中的點火過程84
4.1燃料噴注方案對強迫點火過程的影響84
4.1.1實驗方案設計84
4.1.2聚能火花塞點火86
4.1.3激光誘導等離子體點火91
4.2凹腔構型對強迫點火過程的影響94
4.2.1實驗方案設計94
4.2.2初始火焰形成與發展實驗96
4.2.3強迫點火後燃燒室中的穩定火焰建立過程100
4.3強迫點火過程點火位置優化102
4.3.1實驗方案設計102
4.3.2聚能火花塞點火104
4.3.3激光誘導等離子體點火106
4.4強迫點火模式分析116
4.4.1實驗方案設計116
4.4.2強迫點火過程分析117
4.4.3強迫點火模式研究122
4.5強迫點火源作用過程124
4.5.1實驗方案設計124
4.5.2強迫點火過程三維算例驗證分析125
4.5.3強迫點火源作用過程二維仿真研究128
4.6本章小結133
參考文獻134
第5章凹腔中的火焰穩定與穩燃模式136
5.1凹腔上遊噴注燃料的燃燒流場特征136
5.1.1實驗工況與計算設置136
5.1.2後緣突擴凹腔中乙烯燃燒流場結構特征分析142
5.1.3後緣突擴凹腔中氫氣燃燒流場結構特征分析148
5.2燃料噴注方案對火焰結構與燃燒強度的影響151
5.2.1實驗工況151
5.2.2燃料噴注方案對火焰穩定過程的影響152
5.3凹腔構型對火焰結構與燃燒強度的影響160
5.3.1不同凹腔構型條件下的氫氣火焰結構160
5.3.2不同當量比條件下的乙烯火焰結構164
5.4凹腔中的穩燃模式168
5.4.1不同凹腔構型條件下的穩燃模式168
5.4.2後緣突擴凹腔中穩燃模式的動態切換172
5.4.3後緣突擴凹腔對穩燃模式的影響176
5.5本章小結180
參考文獻182
第6章凹腔中的火焰閃回過程183
6.1燃料噴注方案對火焰閃回過程的影響183
6.1.1不同燃料噴注壓力183
6.1.2不同燃料噴注距離186
6.1.3不同燃料噴注角度187
6.1.4不同燃料噴嘴數量189
6.2凹腔構型對火焰閃回過程的影響189
6.2.1不同凹腔長深比192
6.2.2不同凹腔後緣傾角193
6.2.3不同氮氣節流位置193
6.3邊界層條件及多種擾動因素對火焰閃回過程的影響193
6.3.1仿真條件194
6.3.2凹腔對火焰穩定性的影響197
6.3.3邊界層條件對火焰閃回的影響198
6.3.4多種擾動因素對火焰閃回的影響200
6.4火焰閃回誘發機制的理論模型202
6.4.1超聲速燃燒火焰閃回誘發機制模型202
6.4.2超聲速燃燒自點火與火焰傳播競爭模型206
6.5本章小結208
參考文獻209

凹腔作為一種結構簡單並且利於高效低阻燃燒的穩焰裝置，已經被廣泛應用在超燃衝壓發動機工程實踐和學術研究中。本書全面綜述超聲速凹腔穩焰器中的氣流流動混合與燃料燃燒過程近期新研究進展，采用理論分析、數值計算與實驗研究相結合的方法，繫統介紹凹腔中的氣流流動模式、燃料輸運與混合過程、點火過程、火焰穩定與穩燃模式以及火焰閃回過程，並對超聲速凹腔穩焰器構型及其燃燒組織的設計提出了建議。本書可供高等院校航空航天專業或機械專業的本科生或研究生閱讀參考，也可供航空航天領域內的科研院所的研究人員閱讀。