摘要：为了精确设计多相煤油喷嘴,以应用于采用冷却涡轮冷气技术的航空发动机,采用轴对称的模拟喷嘴,在不同的固定喷射压力下,通过调节燃油温度,获得了亚/超临界的燃油流量变化规律。根据煤油相态的分区理论,将流量曲线分为液相区、气液两相区和超临界区,分析不同相态航空煤油流量随喷射状态变化的作用机制,分别给出液相区和超临界区的流量计算方法及气液两相区流量系数的拟合关系式。结果表明:在喷射温度从常温至750 K的范围内,流量在液相区缓慢降低,在气液两相区加速下降,最后经“拐点”温度后进入超临界区缓慢下降。计算结果与试验值最大误差为3.8%,拟合式的相关系数平方为0.947 8,该结果可作为多相喷嘴设计的计算依据。同时获得的流量数据,可以作为喷嘴下游喷射结构的研究的边界条件,支撑先进航空发动机设计研发。

摘要：为研究气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动特性,自主设计了模拟喷嘴内部收缩通道的透明试验件,通过阴影法对气态/超临界态RP-3在喷嘴内部的流动过程开展可视化研究,并采用一维流动分析方法对观测结果进行了分析。试验首次获得气态/超临界态RP-3航空煤油在喷嘴内部的流动结构可视化图像,图像透明区域的形状随着燃油在收缩通道中膨胀而引起的密度变化而改变。结果表明,喷射压力和喷射温度对燃油在喷嘴内部流动特性有显著影响,燃油密度在不同喷射压力和喷射温度工况下沿轴向及径向的变化趋势存在明显差异,因而在可视化图像上展现出不同大小或形状的透明区域。轴向上,燃油密度变化在喷口处最为剧烈,该变化趋势随着喷射温度的降低、喷射压力的升高而增大。径向上,受温度边界层的影响,燃油密度变化在喷嘴壁面处最为剧烈,该变化趋势随着喷射温度的降低而减小;近临界喷射温度下,亚临界喷射温度工况的透明区域沿轴向呈均匀状,超临界喷射温度工况的透明区域沿轴向呈收缩状。