旋转爆震发动机燃烧室掺混过程数值模拟(2)
1.1 旋转爆震发动机的基本原理
旋转爆震发动机（简称RDE）的基本原理是在环形燃烧室内产生爆震波连续旋转形成推力，如图1.1所示。
图1.1 RDE的三文流场
通过环形面端面的微型喷管喷注可燃反应物到环形燃烧室内，在C处使用火花塞或其它起爆装置进行起爆，生成燃烧波并沿着环形燃烧室周向传播，逐渐发展成为爆震波A，爆震波在环形室内逆时针传播，因为爆震波峰面A处的压力比较高，高于可燃反应物的喷注总压，致使爆震峰面处没有新鲜燃料注入。爆震波传播到B处时，爆震波下游的C处，由于排气过程的存在局部压力降低到反应物喷注总压之下，新鲜可燃反应物再次开始注入到环形室内，这样的话爆震波逆时针传到C处时，C处已经有充分的新鲜反应物，为爆震波下一循环提供足够的燃料[1]。
1.2 国内外研究概况与现状
1.3 选题目的和意义
连续旋转爆震发动机不仅具有脉冲爆轰发动机的优点，而且与超燃冲压发动机也有类似的特点，在高超声速、新型超声速推进系统研究方面，有非常好的发展潜能，加上对燃烧室耐热材料、发动机喷管、进气系统、等深入研究充分证实其可行性, 那么旋转爆震发动机可以取代现有的冲压或涡扇发动机核心燃烧部分，而且比较经济实用，在航空发动机性能方面实现大的跨越。
1.4 本文研究内容
（1）通过对不同工况下RDE环形燃烧室内反应物冷流掺混过程进行数值模拟，研究影响混合效果的主要因素；
（2）将燃烧室简化为二文模型，编写描述气相爆轰流场的二文化学反应流动数值计算程序，建立旋转爆震发动机喷注段与燃烧室二文流动模型；
（3）研究分析不同喷注结构对混合效果的影响；
（4）研究分析喷注压力变化对混合效果的影响。
2 气相爆轰数值模拟方法
2.1 方程组
在化学非平衡流下，引入以下假设：
（1）混合气体满足经典力学的基本假设，遵守质量、动量和能量守恒定律；
（2）对于混合气体而言，化学反应不产生外力作用，只有气体内部的能量交换和能量形式的转化。
基于上述假设，同时在计算气相爆轰流场时通常忽略粘性的影响而采用Euler方程来模拟。因此，在二文笛卡尔坐标系下守恒形式的化学非平衡流Euler方程