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成鹏: 作品数：30 被引量：104H指数：8; 供职机构：国防科技大学更多>>; 发文基金：国家自然科学基金教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家重点基础研究发展计划更多>>; 相关领域：航空宇航科学技术电子电信理学机械工程更多>>

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两种空气/煤油燃气发生器富油燃烧组织方案对比被引量：1: 2015年; 根据空气/煤油富油燃烧的特点,提出了两种空气/煤油燃气发生器富油燃烧组织方案,设计了采用钝体稳定火焰和旋流空气、二次喷注空气稳定火焰的两种燃气发生器.为了对比两种方案的点火和燃烧特性,对两种燃气发生器进行了一系列热试,结果表明余氧系数是燃气发生器最重要的工况参数.随着余氧系数的增加,燃气发生器的状态逐渐从启动失败变为中途熄火,最终呈正常启动状态.采用钝体稳定火焰的燃气发生器稳定工作的余氧系数边界为0.518,采用旋流空气和二次喷注空气稳定火焰可将该边界延伸到0.237,极大地扩大了燃气发生器的工作范围.与钝体稳定火焰的燃气发生器相比,旋流空气和二次喷注空气稳定火焰的燃气发生器的富油燃烧的燃烧效率提高了20%.两种方案结构复杂性相当,旋流空气和二次喷注空气稳定火焰的燃气发生器不需要冷却火焰稳定器,可提高燃气发生器的工作时间.; 康忠涛李清廉张新桥成鹏; 关键词：燃烧效率

气液同轴离心式喷嘴非定常喷雾燃烧过程研究进展被引量：1: 2022年; 由于气液的相互作用可显著提高喷嘴的雾化性能,气液同轴离心式喷嘴被广泛应用于实际的双组元液体火箭发动机型号中。喷嘴负责推进剂的喷注及雾化过程,其工作过程极大地影响着燃料的蒸发、混合及燃烧过程。本文从喷嘴内部的非定常流动过程、动态雾化过程、破碎雾化机理以及喷雾燃烧过程这几个方面对气液同轴离心式喷嘴的非定常喷雾燃烧过程进行了综述,对研究现状以及下一步的研究方向进行了简单的分析。总体看来,气液同轴离心式喷嘴缩进室内部的非定常流动过程研究较为匮乏,对液膜破碎雾化过程及雾化特性对外部扰动的响应认识不足,自激振荡产生机理还没有形成统一的认识,锥形液膜在气体作用下的雾化机理研究非常欠缺,不稳定燃烧机理还需深入探究。; 白晓曹鹏进李清廉成鹏; 关键词：液体火箭发动机喷雾燃烧

动量比及其调节方式对针栓喷注器喷雾特性的影响被引量：10: 2019年; 对不同动量比下针栓喷注器的喷雾特性开展了试验研究.以水为模拟介质,分别通过增大氧化剂流量与减小燃料流量,在0.16-0.99范围内增大局部动量比,其中前者对应的总动量更高.通过高速摄影结合激光相位多普勒技术(PDA)研究了不同工况下的喷雾边界、粒径分布及速度场.结果表明,工况变化直接影响喷雾形态,并进一步影响其他喷雾特性.对于同一局部动量比,喷雾锥角一致,但高总动量对应的喷雾下游范围更大.随着外喷嘴流量增加,喷雾上游出现空心区,且其范围随局部动量比增大而增大. Sauter平均直径(SMD)随局部动量比增加而增大,变化范围则随总动量增高而扩大.有空心区的喷雾SMD沿径向呈N形变化趋势,喷雾外缘粒径最大;实心喷雾SMD沿径向略有下降.喷雾合速度取决于总动量,合速度、轴向速度、径向速度均沿径向呈倒V形变化,但轴向速度以下降趋势为主,径向速度增加后缓慢减小或直接趋平.局部动量比越高,径向速度越高,轴向速度越低.此外,空心区下方喷雾速度场由液膜主导.; 陈慧源李清廉成鹏林文浩李晨阳

针栓式喷注器雾化特性试验被引量：14: 2017年; 采用高速摄影和马尔文测粒系统对针栓式喷注器雾化特性进行研究,得到了索太尔平均直径(SMD)、粒径分布均匀度指数和雾化锥角随针栓式喷注器结构参数的变化趋势。结果表明:SMD沿喷注轴向均匀不变,沿径向增加;随着气液流量比的增大SMD减小,而粒径分布均匀度指数先降低而后有所回升;粒径分布均匀度指数与狭缝宽度的乘积近似为常值0.35;当气液流量比大于0.206时,由于气动力的作用,雾化边界可分为两段,上面段为收缩段,下面段为等直径段;在针栓式喷注器设计时,狭缝宽度取值越小越好,而液膜半锥角应当考虑SMD和雾化锥角折中选取。; 方昕昕沈赤兵成鹏汪磊; 关键词：火箭发动机雾化特性

喷注压降对液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的影响研究被引量：11: 2017年; 为了研究不同喷注压降下液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的变化规律,采用高速摄像机观测喷雾形态。试验结果表明:内、外喷嘴单独工作时,喷雾锥角随着喷注压降的增加而增加。内、外喷嘴同时工作时,喷雾锥角随内喷嘴喷注压降的增加而减小,随着外喷嘴喷注压降的增加而增加。通过与内、外液膜同向旋转时喷雾锥角的变化规律对比,发现内、外液膜的旋转方向对外混式液液同轴离心式喷嘴喷雾锥角的影响不大,因为离心式喷嘴产生的锥形液膜的切向速度会很快转化为径向速度。由于液膜切向速度迅速转化为径向速度使得内、外液膜反向的动量转变为同向动量,从而造成利用角动量守恒来预测喷雾锥角的理论模型用于计算反向旋转的外混式喷嘴时存在较大误差。对于内、外液膜反向旋转的外混式喷嘴,由于液膜旋转方向对喷雾锥角的影响不大,可以按照同向旋转的公式进行计算。; 徐顺康忠涛成鹏李清廉; 关键词：液体火箭发动机雾化喷雾锥角

液体中心式气液同轴离心式喷嘴火焰振荡特性被引量：4: 2021年; 气液同轴离心式喷嘴在特定的结构和工况下极易发生自激振荡,为了探究自激振荡对燃烧过程的影响,针对液体中心式气液同轴离心式喷嘴,开展了氧气和酒精的可视化燃烧试验研究。基于非接触光学观测方法同步获得了喷雾与火焰的动态结构,研究了缩进长度及喷注工况对火焰的动态特性、自激振荡特性以及燃烧效率的影响。研究发现,随着喷嘴缩进长度的增加,火焰从稳态转变为自激振荡状态。稳态燃烧时,火焰具有明显的锥形分布特征,火焰主要分布于锥形液膜表面、喷嘴出口回流区以及喷雾与燃烧室壁面的撞击区域。对于振荡火焰,当缩进长度较小时,火焰附着于喷注面板上且主要发生径向振荡;而当缩进长度增大到一定程度后,火焰周期性地附着并远离喷注面板且由纵向振荡主导。火焰振荡模式的转变是由自激振荡喷雾结构的变化引起的。基于已建立的理论分析模型,深入分析了火焰自激振荡与缩进室内部流动模态的关系。火焰振荡与喷雾自激振荡强弱同步,且当缩进室内部流动处于临界流动状态时最强。此外,研究发现,稳态燃烧时的燃烧效率大于振荡燃烧状态下的燃烧效率,喷嘴缩进可适当提高燃烧效率。; 白晓李清廉成鹏曹鹏进; 关键词：自激振荡

针栓喷注器分布特性的试验研究: 针栓喷注器具有结构简单、内在的燃烧稳定性和深度调节能力的优点,有望在液体火箭发动机领域得到广泛应用。但对于针栓喷注器的分布特性的研究还比较缺乏,对针栓喷雾的基本形态还没有公认的描述。本文通过开展冷试试验,综合运用高速摄影...; 陈慧源李清廉成鹏; 文献传递

基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室动力学建模与研究: 2024年; 为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究,以零维时滞燃烧室模型为基础,考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程,采用针栓喷注器SMD(Sauter Mean Diameter,索特尔平均直径)经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧/甲烷推进剂组合的燃烧时滞进行求解,建立了基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室模型。基于1 kg/s级推力室开展热试车验证了变时滞燃烧室模型的准确性,结果表明:所建立的变时滞燃烧室模型可以较为准确地预测燃烧室的压力以及温度动态响应过程,与试验结果相比,稳态压力以及温度误差均在6%以内,压力参数动态响应时间的误差在14%以内,仿真结果具有较高的精度。基于变时滞燃烧室模型开展仿真研究,研究发现:液氧液滴初始粒径以及燃烧室温度作为影响液氧液滴寿命的主要因素,主导着液氧时滞的变化;变时滞模型可以根据工况参数动态计算推进剂燃烧时滞,启动初期喷注器雾化效果较差,液滴最大粒径达到800μm,且燃烧室温度低,进而导致燃烧时滞偏大,最大达到了1100 ms,约为稳定工作状态下燃烧时滞的40倍。本文所建立的变时滞燃烧室模型可根据工况参数对燃烧时滞进行动态计算,相较于传统时滞模型,其燃烧时滞的变化趋势更符合发动机实际工作过程,同时其室压的响应时间、稳态值也更接近实验值,该模型未来可为实际发动机时序设计等提供仿真支撑。; 刘新林龙相州李清廉成鹏陈兰伟; 关键词：喷雾燃烧时滞

液气式针栓喷注单元喷雾场结构试验研究被引量：1: 2022年; 径向孔型针栓喷注器相对于径向缝型针栓喷注器具有更复杂的喷雾场。为了研究径向孔型针栓喷注器的喷雾场结构,将径向孔型针栓喷注器简化为单个气体射流与液膜碰撞的针栓喷注单元,采用了背景光成像系统结合激光相位多普勒技术(PDA),以水和空气为模拟介质,对液气式针栓喷注单元的喷雾场进行了试验研究。试验结果表明,液气式针栓喷注单元喷雾的三维结构呈现“喇叭”状。根据喷雾的形成过程及液滴的分布,液气式针栓喷注单元喷雾可以划分为4个区域:碰撞区、液滴区、液雾区及液丝区。液气式针栓喷注单元喷雾的分布范围可由内边界角、外边界角、中线角及散布角表示,均随局部动量比的增大而增大。液滴区的粒子主要由碰撞过程产生,SMD较大;液雾区的粒子经碰撞过程产生后,在气动力作用下进一步雾化,SMD小。由于液雾区的速度和粒径同时受到气动力作用的影响,粒径分布与速度分布在空间上呈现负相关趋势。; 张彬成鹏陈慧源李清廉; 关键词：粒径分布

流量连续可调火箭发动机极度富燃燃烧特性被引量：3: 2016年; 以气氧/煤油作为推进剂对火箭发动机进行流量连续调节试验,研究火箭发动机连续变工况过程中的燃烧特性。火箭发动机通过可调气蚀文氏管连续调节煤油流量。试验在富燃工况（混合比0.405-0.690）下成功点火,并实现了混合比、燃气总流量连续调节。试验发现流量连续调节过程中,当混合比小于0.535时,燃烧室压力随煤油流量减小而增大;当混合比大于0.535时,燃烧室压力随煤油流量减小而减小。同时,特征速度和燃烧效率随混合比增大而增大,并且混合比小于0.535时特征速度、燃烧效率增大的速率大于混合比大于0.535时的速率。研究表明推进剂流量与燃烧效率同时影响燃烧室压力。当混合比小于0.535时,燃烧效率的影响占优;混合比大于0.535时,推进剂流量影响占优。; 成鹏李清廉张新桥康忠涛; 关键词：火箭基组合循环火箭发动机

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