含湿氢氧掺混燃烧室动态过程数值分析研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.02.018

兵工学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (2): 313-320.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2015.02.018

含湿氢氧掺混燃烧室动态过程数值分析研究

张方方¹，张振山¹，王晋忠²，刘佳¹

(1.海军工程大学兵器工程系，湖北武汉 430033; 2.海军驻874厂军事代表室，山西侯马 043000)

收稿日期:2014-05-12 修回日期:2014-05-12 上线日期:2015-04-07
作者简介:张方方（1987—），男，博士研究生
基金资助:
国防“973”基础项目（613188030103）

Numerical Analysis of Dynamic Process of Humid Hydrogen-oxygen Combustion and Water Mixing Process

ZHANG Fang-fang¹， ZHANG Zhen-shan¹， WANG Jin-zhong², LIU Jia¹

(1.Department of Weaponry Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, Hubei, China;2.Office of Navy Representative Stationed in Factory 874, Houma 043000, Shanxi, China)

Received:2014-05-12 Revised:2014-05-12 Online:2015-04-07

摘要/Abstract

摘要： 含湿氢氧掺混燃烧室的动态特性直接关系着水下热动力系统的工作安全性。为了研究该型燃烧室的动态过程规律，基于喷管原理推导出工质流入、流出燃烧室的质量流量，利用质量守恒定律和能量守恒定律得到室内气液相质量、温度变化所满足的方程式，利用液滴群蒸发模型考虑气液相的相间作用，进而完成该型燃烧室动态过程详尽模型的建立。利用该模型编写计算程序，完成某含湿氢氧掺混燃烧室动态过程仿真。结果表明：各仿真曲线能够较好地反映对应参数的动态变化规律，验证了模型建立与仿真的正确性；随着掺混冷却水流量的增加，燃烧室温度降低、压力升高，且温度变化是主要方面。

关键词: 兵器科学与技术, 气氢气氧燃烧室, 动态过程, 数值分析

Abstract: Dynamic performance of humid hydrogen-oxygen non-premixed combustor has a direct effect on the safety of underwater thermal power system. To study the dynamic characteristics of this combustor, the masses and temperatures of gas phase and liquid phase in the combustor are calculated by the laws of conservation of mass and energy, and the interaction of gas phase and liquid phase is considered by the droplet evaporation mode. A dynamic process model of this combustor is established based on the air-in and air-out mass flows of working substance which are calculated by nozzle principle. The dynamic process simulation of a combustor is realized by use of the calculation program based on the dynamic model. The results show that the simulation curves consist with the variation law of parameters during the dynamic process. The temperature in the combustor drops and the pressure in it rises with the increase in flow of mixing water.

Key words: ordnance science and technology, hydrogen-oxygen combustor, dynamic process, numerical analysis

中图分类号:

TJ630.32

张方方，张振山，王晋忠，刘佳. 含湿氢氧掺混燃烧室动态过程数值分析研究[J]. 兵工学报, 2015, 36(2): 313-320.

ZHANG Fang-fang， ZHANG Zhen-shan， WANG Jin-zhong, LIU Jia. Numerical Analysis of Dynamic Process of Humid Hydrogen-oxygen Combustion and Water Mixing Process[J]. Acta Armamentarii, 2015, 36(2): 313-320.

参考文献

［1］ Smirnov N N，Betelin V B，Shagaliev R M，et al. Hydrogen fuel rocket engines simulation using LOGOS code ［J］．International Journal of Hydrogen Energy，2014，39(20)：10748-10756．
［2］ Weiland M，Wagner S，Hahn R，et al．Design and evaluation of a passive self-breathing micro fuel cell for autonomous portable applications［J］．International Journal of Hydrogen Energy，2013，38(1)： 440-446．
［3］ Yan Y F，Tang W M，Zhang L，et al．Thermal and chemical effects of hydrogen addition on catalytic micro-combustion of methane-air［J］．International Journal of Hydrogen Energy，2014，39(4)：19204-19211．
［4］ Smirnov N N，Nikitin V F．Modeling and simulation of hydrogen combustion in engines［J］．International Journal of Hydrogen Energy，2014，39(2)：1122-1136．
［5］ George A B，Chih-Jen S，Steven J S．Catalyzed combustion of hydrogen-oxygen in platinum tubes for micro-propusion applications［J］．Proceedings of the Combustion Institute，2005，30(2)：2481- 2488．
［6］王欣，张红光，姚宝峰，等．天然气混氢发动机稀燃极限影响因素试验研究［J］．兵工学报，2012，33(7)：776-781．
WANG Xin，ZHANG Hong-gang，YAO Bao-feng，et al. Experimental study on the factors affecting lean combustion limit of S.I. hydrogen-natural gas engine［J］. Acta Armamentarii，2012，33(7)： 776-781．(in Chinese)
［7］金平，俞南嘉，邬志岐，等．氢氧全流量补燃循环发动机富燃预燃室试验［J］．推进技术，2008，29(3)：273-277．
JIN Ping，YU Nan-jia，WU Zhi-qi，et al．Experimental investigation of fuel-rich preburner of hydrogen/oxygen FFSC cycle engine［J］．Journal of Propulsion Technology，2008，29(3)：273-277．(in Chinese)
［8］孙纪国．氢氧同轴式喷嘴燃烧性能试验研究［J］．火箭推进，2005，31(3)：5-8．
SUN Ji-guo．Experimental investigation on shear coaxial injector combustion efficiency［J］．Journal of Rocket Propulsion，2005，31(3)： 5-8．(in Chinese)
［9］高育科，彭博，胡巍，等．氢氧加湿燃烧过程一维数值仿真［J］．鱼雷技术，2013，21(2)：126-131．
GAO Yu-ke，PENG Bo，HU Wei，et al．One-dimensional numerical simulation of humidified hydrogen-oxygen combustion［J］．Torpedo Technology，2013，21(2)：126-131．(in Chinese)
［10］高育科，彭博，胡巍，等．含湿氢氧掺混燃烧过程的三维数值模拟［J］．舰船科学技术，2013，35(9)：48-52．
GAO Yu-ke，PENG Bo，HU Wei，et al．3-dimensional numerical simulation of humidified hydrogen-oxygen combustion and water mixing process［J］．Ship Science and Technology，2013，35(9)：48-52．(in Chinese)
［11］冉景煜，张志荣．不同物性液滴在低温烟气中的蒸发特性数值研究［J］．中国电机工程学报，2010，30(26)：62-68．
RAN Jing-yu，ZHANG Zhi-rong．Numerical study on evaporation characteristics of different substance droplet in low temperature flue gas［J］．Proceedings of the CSEE，2010，30(26)：62-68．(in Chinese)
［12］ Zhang F F, Zhang Z S, Liu J. Calculation model and application research of molar formation enthalpy for real gas［J］．Advanced Materials Research，2013，850/851：889-892．
［13］朱灵峰，杜磊，李新宝，等．生物质合成甲醇的热力学性质研究［J］．太阳能学报，2009，30(2)：256-260．
ZHU Ling-feng，DU Lei，LI Xin-bao，et al．Thermodynamic investigation of methanol synthesis from biomass［J］. ACTA Energiae Solaris Sinica，2009，30(2)：256-260．(in Chinese)

[1]	周伯俊, 于传强，刘志浩，柯冰. 基于高压储能的特种车辆快速起竖技术与验证[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1488-1497.
[2]	高月光，冯顺山，刘云辉，黄岐. 不同端盖厚度的圆柱形装药壳体破片初速分布[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1527-1536.
[3]	娄伟鹏，郑长松，李和言，陈建文，张周立，马源. 高速《Symbol》v湿式换挡离合器排油阀临界开启和关闭压力研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1665-1672.
[4]	王宪成，杨绍卿，马宁，赵文柱. 车辆柴油机缸套动载荷磨损计算模型研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1673-1680.
[5]	孙皓泽，常天庆，王全东，孔德鹏，戴文君. 一种基于分层多尺度卷积特征提取的坦克装甲目标图像检测方法[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1681-1691.
[6]	张玉燕，孙莎莎，王振春，曹海要，战再吉. 高速载流电枢表面瞬态温度场仿真与测量[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1692-1698.
[7]	李臣明，宦超，石怀龙. 某箱式火箭炮对面目标分布式杀伤最优火力分配[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1699-1704.
[8]	雷娟棉，张嘉炜，谭朝明. 小攻角下船尾外形对旋转弹丸马格努斯效应影响的数值研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1705-1715.
[9]	李泽，闫晓鹏，栗苹，郝新红，王建涛. 扫频式干扰对调频多普勒引信的干扰机理研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1716-1722.
[10]	张浩为，谢军伟，张昭建，宗彬锋，陈唐军. 基于混合自适应遗传算法的相控阵雷达任务调度[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1761-1770.
[11]	李茂，侯海量，朱锡，黄晓明，李典，陈长海，胡年明. 结构间隙对芳纶纤维增强复合装甲结构抗侵彻性能的影响[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1797-1805.
[12]	王鉴, 韩焱, 王黎明, 张丕状, 陈平. 弹丸在膛内运动的回波信号瞬时频率估计方法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1806-1814.
[13]	刘海鸥，张文胜，徐宜，赵梓烨. 基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1830-1838.
[14]	姜缪文，闫健卓，陈继民. 基于拓扑优化技术的军用头盔内胆结构三维打印[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1845-1853.
[15]	张磊，李世民，朱刚. 基于时间连续灰色Markov模型的维修器材需求预测方法研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(9): 1862-1866.

含湿氢氧掺混燃烧室动态过程数值分析研究

Numerical Analysis of Dynamic Process of Humid Hydrogen-oxygen Combustion and Water Mixing Process

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价