碳氢燃料燃烧三步简化反应机理

随着液体火箭发动机性能不断提升,应用场景和工况范围不断拓展,为了实现快速迭代的研发模式,需要在短时间内以较高精度获得燃烧流场仿真结果,这对反应机理的宽工况适用性与计算的经济性均提出了严峻的挑战。为此,构建了一种适用于宽工况范围([0.1,2.0]当量比、[1,1 000]倍大气压、[300,1 000]K初温以及[0,4]氮氧比)的碳氢燃料燃烧三步简化反应机理,使得在大范围工况下能同时获得较准确的绝热平衡温度、层流火焰速度和点火延迟分布。甲烷和癸烷的零维/一维火焰计算结果显示,在当量比、压力、初温和氮氧比大幅变化的情况下,三步机理计算的宏观燃烧参数与详细机理、骨架机理具有较高的一致性。进一步计算了Sandia火焰D,并与详细机理及实验进行对比,温度、速度及组分分布证明了该机理在计算湍流燃烧时的准确性。