燃烧室被认为是燃气发动机的关键部件,也是驱动发动机燃烧的燃烧室。然而,燃烧器往往在燃烧过程中由于致命的高频振荡而发生故障。
该图显示了在燃烧振荡过程中喷油器边缘产生的大尺度涡环。图片来源:Satomi Shima, Kosuke Nakamura, Hiroshi Gotoda, Yuya Ohmichi, Shingo Matsuyama。
科学家从东京理工大学欧洲杯线上买球日本宇宙航空开发振兴院(koa)最近以复杂的系统为基础进行了时间序列分析,查明了故障原因,为解决问题奠定了基础。
火箭发动机包括封闭燃烧系统,通常是燃烧室。这种腔室中的非线性相互作用,以及燃料和氧化剂的湍流、声波和化学反应产生的热,导致了一种被称为“燃烧振荡”的挥发性现象。
这种振荡对燃烧室本体的作用力(燃烧室产生的机械应力)相当大,足以导致发动机发生灾难性故障。是什么导致了这种振荡的问题还有待解决。
由东京理工大学的后户田博史教授、岛中美女士和中村康介先生组成的研究小组,以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的松山真吾博士和大道友也博士组成的研究小组,利用基于复杂系统的最新时间序列分析来寻找答案。欧洲杯线上买球
这一发现最近发表在该杂志上物理的流体.
我们的主要目的是揭示在圆柱形燃烧器中高频燃烧振荡的形成和维持背后的物理机制,使用受符号动力学和复杂网络启发的复杂分析方法.
后户田博史,东京理工大学教授欧洲杯线上买球
该研究结果已由物理研究所的新闻平台Physics World和美国物理学会的新闻板块报道。
研究人员选择模拟的燃烧室是火箭发动机模型之一。他们可以识别从稳定燃烧状态到燃烧振荡的过渡时刻并进行想象。
他们发现,喷油器中可观的周期性流动速度波动往往会影响点火过程,导致热释放率的变化。热释放率的变化与燃烧室内的压力波动同步,整个循环过程是一个保持燃烧振荡的反馈循环序列。
此外,通过考虑热和压力释放率波动的空间网络,该团队确定了声功率簇周期性地发展并落在靠近喷射管边缘的燃烧室剪切层中,进一步加剧了燃烧振荡。
研究结果为燃烧振荡发生的原因提供了合乎逻辑的答案,但仅限于液体火箭发动机。
燃烧振荡可以对火箭发动机、航空发动机和用于发电的燃气涡轮机的燃烧室造成致命的损害。因此,了解燃烧振荡的形成机理是一个重要的研究课题。我们的研究结果将极大地有助于我们理解液体火箭发动机产生的燃烧振荡机制.
后户田博史,东京理工大学教授欧洲杯线上买球
研究结果是重要的,可以预期为创新探索路线铺平道路,以避免关键发动机的燃烧振荡。
期刊引用:
日本岛,S。等.(2021)模型火箭发动机燃烧室高频燃烧振荡的形成机理。物理的流体.doi.org/10.1063/5.0048785.
来源:https://www.tus.ac.jp/en/