任意截面 duct 中热喉现象的零维分析及其在双模射流发动机中的应用

在发动机 duct 中发生热喉现象是从事发动机设计与分析研究人员极为关心的议题。在冲压发动机 duct 中，热喉现象是不可取的；而在双模射流发动机的射流模式下，热喉现象却是必需的。由于实际发动机特点是包含体积热添加（燃烧）、截面积变化、壁面热损失以及摩擦损失，所有这些效应都必须纳入分析之中。标准的Rayleigh流假设 duct 截面积恒定、无摩擦效应，且仅包含单一的热添加/热损失项，而不区分燃烧与壁面热传递效应。相反，本文采用广义Rayleigh流分析方法，能够纳入上述所有效应，并允许不同的燃料注入率和混合效率。本文阐述了前向与逆向热传递问题，并比较了恒定截面积 duct 与可变截面积 duct 中Rayleigh流的解。该分析方法先前已在文献中对一种冲压发动机进行验证，然后用于研究双模发动机几何构型中热喉现象的发生。通过该方法，可轻松检测热喉现象的可能性以及喉点发生位置。该方法还能轻松评估 duct 热与质量传递状态变化时，热喉位置的偏移。以此方式，本方法为射流发动机和冲压发动机的初步设计与分析提供了快速而准确的工具。