超临界煤油喷注混合与燃烧过程研究进展

超燃冲压发动机工作过程中,再生冷却技术通过主动换热实现燃烧室热防护,但经高温吸热后的煤油会从液态转变为超临界态,其物理化学特性较常温煤油发生明显改变,导致基于喷注超临界煤油的超声速燃烧过程也呈现出较大差异。本文系统综述了超临界煤油的物理化学性质、喷注混合与燃烧过程的研究进展。
首先,介绍了超临界煤油在超燃冲压发动机中的应用和当前面临的问题,针对该问题,分析了近/超临界国产RP-3煤油在不同温度条件下、再生冷却管道内和喷嘴内的物理化学特性,比较了实验、组分替代模型、改进状态方程和机器学习等获得煤油热物性参数方法的优缺点;其次,梳理了超临界煤油在不同环境下的喷注混合过程研究进展,指出现有研究大多集中于静止环境、同轴喷注和低速域来流条件下的横向射流混掺机理研究,而对高速域来流条件下的研究较少,且未考虑混合增强方案对超临界煤油喷注混合过程的影响;最后,总结了超临界煤油燃烧特性的关键发现,提出需通过优化喷注参数解决相变引发的燃烧振荡问题,并展望了未来需构建宽速域混合/燃烧耦合模型的发展方向。