超聲速燃燒不穩(wěn)定性研究進(jìn)展

陳 錢，張會(huì)強(qiáng)，周偉江，白 鵬，楊云軍

(1. 中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院，北京 100074；2. 清華大學(xué)航天航空學(xué)院，北京 100084)

0 引 言

超聲速燃燒從二十世紀(jì)五十年代后期起逐漸成為廣受關(guān)注的重要研究領(lǐng)域[1]。在二十一世紀(jì)，基于超聲速燃燒的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，將為人類的高超聲速飛行帶來(lái)巨大變革[2]。在需求的推動(dòng)下，超聲速燃燒重新成為航空航天領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[3-27]。

燃燒不穩(wěn)定性在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)等動(dòng)力裝置中普遍存在[28-35]。在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中是否存在燃燒不穩(wěn)定性，十多年前，學(xué)術(shù)界對(duì)此的一種通常想法是：由于聲波不能在超聲速流動(dòng)環(huán)境中向上游傳播，非定常燃燒過(guò)程引起的任何流動(dòng)振蕩將從發(fā)動(dòng)機(jī)出口排出而不會(huì)與火焰區(qū)相互作用，從而不會(huì)形成“驅(qū)動(dòng)和維持燃燒振蕩所需的”閉環(huán)反饋循環(huán)，因而當(dāng)時(shí)的學(xué)術(shù)界認(rèn)為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)發(fā)生燃燒不穩(wěn)定性。

然而2005年Choi等[36]和Ma等[37]的研究改變了上述的通常想法，其研究表明，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可能發(fā)生燃燒不穩(wěn)定性。Choi 等[36]采用計(jì)算流體力學(xué)耦合氫氧詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，分辨出了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)很強(qiáng)的非定常流動(dòng)特性。該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，激波與剪切層相互作用可能觸發(fā)剪切層不穩(wěn)定性，從而生成大的流動(dòng)擾動(dòng)；另外，有凹腔存在時(shí)凹腔則會(huì)產(chǎn)生更大的流動(dòng)擾動(dòng)。來(lái)自剪切層和/或凹腔的擾動(dòng)使垂直噴注的燃料射流失穩(wěn)，由此形成的流動(dòng)非定常性會(huì)使高強(qiáng)度釋熱在噴口上方所形成的馬赫反射變得不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致上壁面強(qiáng)烈的壓力脈動(dòng)。Ma等[37]采用直連式超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，測(cè)量到了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)大幅低頻壓力振蕩。隨后通過(guò)數(shù)值模擬得到了同一頻率附近的大幅壓力振蕩，并通過(guò)解析建模確立了這種燃燒不穩(wěn)定性的發(fā)生與激波-火焰相互作用以及燃料噴注-火焰相互作用有關(guān)。

在Choi等[36]和Ma等[37]的研究之后，學(xué)術(shù)界開始關(guān)注超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性。隨著相關(guān)研究的開展，對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)逐漸豐富[38-52]。最近，在超聲速混合層燃燒研究中，亦發(fā)現(xiàn)了燃燒不穩(wěn)定性現(xiàn)象，并提出了超聲速混合層燃燒不穩(wěn)定性相應(yīng)的機(jī)理[53-56]。

超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等實(shí)用超聲速燃燒裝置中的燃燒不穩(wěn)定性和超聲速混合層等典型超聲速流動(dòng)模型中的燃燒不穩(wěn)定性可統(tǒng)稱為超聲速燃燒不穩(wěn)定性，亦即超聲速流動(dòng)燃燒系統(tǒng)中的燃燒不穩(wěn)定性稱為超聲速燃燒不穩(wěn)定性。

目前，超聲速燃燒不穩(wěn)定性相關(guān)的研究正處在蓬勃發(fā)展期；同時(shí)，已有的研究還未得到較全面的總結(jié)。在這一背景下，較系統(tǒng)地回顧并分析已有的成果，對(duì)于超聲速燃燒不穩(wěn)定性后續(xù)研究十分必要。

因此，本文綜述超聲速燃燒不穩(wěn)定性已有的工作，并對(duì)這一領(lǐng)域有待開展的研究進(jìn)行展望。下文結(jié)構(gòu)如下：首先分析超聲速燃燒不穩(wěn)定性的現(xiàn)象；隨后討論超聲速燃燒不穩(wěn)定性的機(jī)理；接著概括超聲速燃燒不穩(wěn)定性的建模；最后對(duì)上述三方面進(jìn)行總結(jié)并對(duì)未來(lái)的超聲速燃燒不穩(wěn)定性研究進(jìn)行展望。

1 超聲速燃燒不穩(wěn)定性現(xiàn)象

超聲速燃燒不穩(wěn)定性無(wú)論在火焰形態(tài)上還是在壓力演化上，均呈現(xiàn)顯著的振蕩特性。當(dāng)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)不穩(wěn)定性振蕩幅度超過(guò)火焰穩(wěn)定的極限時(shí)，火焰本身及其附近空間的場(chǎng)參數(shù)發(fā)生大的變化，特別是組分、溫度和壓力條件可能變得不適于燃燒，火焰可能熄滅[39]。可見，燃燒不穩(wěn)定性對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可靠正常工作具有危害。

火焰的流向周期振蕩是超聲速燃燒不穩(wěn)定性的一種典型現(xiàn)象。Li等[38]在計(jì)算研究中獲得的溫度演化反映了火焰起始位置隨時(shí)間推移而前后往復(fù)變化。Wang等[45]在實(shí)驗(yàn)研究中觀察到，在一定條件下，火焰在主流中從凹腔向上游推進(jìn)直至到達(dá)燃料噴注射流的位置，隨后，火焰呈現(xiàn)逐漸熄滅的狀態(tài)并向下游收縮直至到達(dá)凹腔。

壓力的超大幅值振蕩是超聲速燃燒不穩(wěn)定性的另一種典型現(xiàn)象。Choi等[36]在計(jì)算研究中發(fā)現(xiàn)，在特定的條件下，燃燒室壁面上的壓力經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的增長(zhǎng)階段后出現(xiàn)顯著振蕩，其振蕩幅值普遍達(dá)到平均壓力的20%～30%，少數(shù)時(shí)刻甚至達(dá)到平均壓力的50%以上。Ma等[37]在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，燃燒室壁面上的大幅壓力振蕩存在一個(gè)支配頻率。

在上述基本特性的基礎(chǔ)上，有必要更全面地考察其影響因素。

總體而言，超聲速燃燒不穩(wěn)定性現(xiàn)象的影響因素包括燃燒室構(gòu)型布局、燃料噴注壓比、當(dāng)量比、燃料噴注方式、來(lái)流條件和燃料種類等。

凹腔是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中具有促進(jìn)點(diǎn)火、穩(wěn)定火焰作用的一種構(gòu)型布局[57-59]，但在特定條件下，凹腔可能引起超聲速燃燒不穩(wěn)定性，這一影響可通過(guò)Choi等[36]對(duì)無(wú)凹腔和有凹腔的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室壓力特性的計(jì)算研究加以說(shuō)明，該研究將超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)凹腔燃燒室內(nèi)壓力演化與超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)有凹腔燃燒室內(nèi)壓力演化進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有凹腔情形比無(wú)凹腔情形的壓力振幅增大，而且振蕩開始時(shí)刻提前。

上述凹腔的影響十分顯著，而燃料噴注壓力比、當(dāng)量比的影響亦如此。燃料噴注壓比表征了燃料流壓力與空氣流壓力之比，當(dāng)量比表征了燃料與空氣質(zhì)量比與化學(xué)當(dāng)量值之比，二者具有一定的關(guān)聯(lián)。Choi等[36]的計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)，燃料噴注壓比的升高導(dǎo)致壓力振幅的提升，燃料噴注壓比為5時(shí)，壓力振幅較小，而燃料噴注壓比為10和15時(shí)，壓力振幅極大提升。Ma等[37]的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于均產(chǎn)生超聲速燃燒不穩(wěn)定性的兩種當(dāng)量比而言，高的當(dāng)量比對(duì)應(yīng)于低的振蕩頻率。

同時(shí)，當(dāng)量比的影響還與燃料噴注方式的影響耦合在一起，形成復(fù)雜的影響特性。Lin等[39]通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)地研究了燃料噴注方式和當(dāng)量比對(duì)超聲速燃燒不穩(wěn)定性的影響。燃料噴注方式包括兩種體側(cè)單獨(dú)噴注方式和四種體側(cè)-罩側(cè)組合噴注方式，當(dāng)量比包括兩種。通過(guò)分析燃燒室內(nèi)振蕩壓力的頻率和幅值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)量比增加時(shí)，兩種體側(cè)單獨(dú)噴注方式的振蕩壓力特性基本不變，而四種體側(cè)-罩側(cè)組合噴注方式的振蕩壓力支配頻率增加。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)燃料噴注方式影響特性的規(guī)律：(1)兩種體側(cè)單獨(dú)噴注方式的振蕩壓力具有相近的支配頻率，但振蕩壓力支配頻率的幅值差異很大；(2)四種體側(cè)-罩側(cè)組合噴注方式具有相近的支配頻率，但有的方式在頻率更高處還有幅值較大的峰值頻率；(3)兩種體側(cè)單獨(dú)噴注方式比四種體側(cè)-罩側(cè)組合噴注方式的振蕩壓力具有更高的支配頻率。Wang等[45]亦系統(tǒng)地研究了燃料噴注方式對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性的影響，明確地指出了燃料噴注方式對(duì)燃燒不穩(wěn)定性的模式具有影響。

另外，超聲速燃燒不穩(wěn)定性還受到來(lái)流條件和燃料種類的影響。分析Ma等[37]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，來(lái)流總溫降低導(dǎo)致壓力振蕩頻率降低。Ma等[37]的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)， 采用氣體乙烯燃料的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)，壓力振蕩的支配頻率在300～360 Hz之間；而采用液體JP-7燃料的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)，壓力振蕩的支配頻率在100～160 Hz之間。Wang等[43]實(shí)驗(yàn)研究氫燃料超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)燃燒不穩(wěn)定性時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力振蕩在較高水平，達(dá)15～20 kHz。Chen等[53]在超聲速混合層燃燒計(jì)算研究中發(fā)現(xiàn)壓力振蕩的支配頻率在10 kHz左右?？梢?，不同燃料對(duì)應(yīng)的壓力振蕩支配頻率差異顯著。

上述對(duì)超聲速燃燒不穩(wěn)定性影響因素的研究，盡管得到了較為明確的結(jié)論，但由于這一領(lǐng)域的研究?jī)H開展了十余年，研究工作在系統(tǒng)性上還需進(jìn)一步加強(qiáng)，因此，對(duì)超聲速燃燒不穩(wěn)定性的影響因素還需開展更深入的研究，特別是帶支板的超聲速燃燒室這一大類構(gòu)型布局和沖壓模態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的燃燒組織這一大類復(fù)雜噴注方式應(yīng)得到重點(diǎn)關(guān)注。

2 超聲速燃燒不穩(wěn)定性機(jī)理

超聲速燃燒不穩(wěn)定性產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，這與超聲速燃燒過(guò)程中多種流動(dòng)現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈耦合有關(guān)。高速流動(dòng)中的高剪切率、高梯度、高三維性以及激波、燃料噴注射流、凹腔等因素及其與燃燒的相互作用，可能引起燃燒不穩(wěn)定性。

由于這種復(fù)雜性，目前已有的關(guān)于超聲速燃燒不穩(wěn)定性的研究提出了各種機(jī)理，從不同角度對(duì)超聲速燃燒不穩(wěn)定性作出了解釋。這些機(jī)理主要可以歸納為兩類。

第一類機(jī)理屬于流動(dòng)不穩(wěn)定性機(jī)理[36]。這類機(jī)理強(qiáng)調(diào)流動(dòng)擾動(dòng)，包括激波與剪切層相互作用引起的流動(dòng)擾動(dòng)、凹腔引起的流動(dòng)擾動(dòng)等。若這些流動(dòng)擾動(dòng)足夠大，則會(huì)促使燃料噴注射流失穩(wěn)，進(jìn)而使高強(qiáng)度釋熱引起的馬赫反射變得不穩(wěn)定，形成燃燒室內(nèi)大幅壓力振蕩。Choi等[36]給出了無(wú)凹腔燃燒室和有凹腔燃燒室內(nèi)這種燃燒不穩(wěn)定性形成時(shí)的物理圖像，如圖1～2中的燃燒室縱向截面溫度云圖所示，圖中pinj為燃料噴注壓力，p∞為燃燒室入口空氣壓力。在圖1中，燃料噴注壓比為5時(shí)，燃燒起始于燃料噴注射流前方的分離區(qū)，但燃燒未在整個(gè)剪切層建立，而是在激波與剪切層相互作用產(chǎn)生流動(dòng)不穩(wěn)定性的區(qū)域才形成駐定的火焰，并形成向下游對(duì)流的大渦，圖像類似于湍流擴(kuò)散火焰[36]，燃料噴注射流未失穩(wěn)且由于釋熱強(qiáng)度不大未引起馬赫反射，最終未形成燃燒室內(nèi)大幅壓力振蕩；燃料噴注比為10和15時(shí)，燃料噴注射流失穩(wěn)且高釋熱強(qiáng)度引起馬赫反射，而燃料噴注射流失穩(wěn)形成的流動(dòng)非定常性會(huì)使得馬赫反射變得不穩(wěn)定，最終形成燃燒室內(nèi)大幅壓力振蕩[36]。在圖2中，燃料噴注壓比為5時(shí)，燃燒在整個(gè)剪切層建立，燃料噴注射流雖失穩(wěn)但由于釋熱強(qiáng)度不大未引起馬赫反射，最終未形成燃燒室內(nèi)大幅壓力振蕩[36]；燃料噴注比為10和15時(shí)，燃料噴注射流失穩(wěn)且高釋熱強(qiáng)度引起馬赫反射，而燃料噴注射流失穩(wěn)形成的流動(dòng)非定常性會(huì)使得馬赫反射變得不穩(wěn)定，形成燃燒室內(nèi)大幅壓力振蕩，但此時(shí)燃料噴注射流極強(qiáng)的不穩(wěn)定性與高釋熱共同作用使得壓力增長(zhǎng)得更快且過(guò)高，進(jìn)而使得馬赫反射持續(xù)發(fā)展并到達(dá)入口從而發(fā)生熱壅塞，可能造成燃燒室不啟動(dòng)[36]。

第二類機(jī)理屬于熱聲不穩(wěn)定性機(jī)理[37-39]。這類機(jī)理強(qiáng)調(diào)非定常擾動(dòng)的反饋循環(huán)，包括激波-火焰的聲學(xué)反饋循環(huán)、激波-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)、燃料噴注-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)。圖3給出了這三個(gè)反饋循環(huán)[37]，圖中前兩個(gè)反饋循環(huán)合在一起表示，u為流動(dòng)速度，a為聲波速度。Lin等[39]描述了上述三個(gè)反饋循環(huán)的過(guò)程，其中激波-火焰的聲學(xué)反饋循環(huán)的過(guò)程為：由于火焰區(qū)的非定常釋熱，燃燒室中產(chǎn)生聲波，聲波向上游傳播并與隔離段中的激波相互作用形成流動(dòng)振蕩，流動(dòng)振蕩以聲波的形式向下游傳播，增強(qiáng)火焰區(qū)的非定常性；激波-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)的過(guò)程為：由于火焰區(qū)的非定常釋熱，燃燒室中產(chǎn)生聲波，聲波向上游傳播并與隔離段中的激波相互作用形成流動(dòng)振蕩，流動(dòng)振蕩以渦波和熵波的形式對(duì)流到下游，增強(qiáng)火焰區(qū)的非定常性；燃料噴注-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)的過(guò)程為：由于火焰區(qū)的非定常釋熱，燃燒室中產(chǎn)生聲波，聲波向上游傳播并影響燃料噴注與混合過(guò)程，形成空氣質(zhì)量流率的振蕩，進(jìn)而形成燃料-空氣當(dāng)量比的脈動(dòng)，當(dāng)量比脈動(dòng)對(duì)流到下游，增強(qiáng)火焰區(qū)的非定常性。Lin等[39]的研究認(rèn)為，激波-火焰的聲學(xué)反饋循環(huán)和激波-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)決定著振蕩頻率的下界，燃料噴注-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)決定著振蕩頻率的上界。當(dāng)量比增大時(shí)，低頻振蕩變?nèi)酰砻魅紵环€(wěn)定性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制從激波-火焰的聲學(xué)反饋循環(huán)和激波-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)轉(zhuǎn)向燃料噴注-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)。燃料噴注方式從體側(cè)-罩側(cè)組合噴注方式轉(zhuǎn)換為體側(cè)單獨(dú)噴注方式時(shí)，低頻振蕩亦會(huì)變?nèi)?，亦表明燃燒不穩(wěn)定性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制從激波-火焰的聲學(xué)反饋循環(huán)和激波-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)轉(zhuǎn)向燃料噴注-火焰的聲學(xué)/對(duì)流反饋循環(huán)。

最近Wang等[45]在研究中發(fā)現(xiàn)了更為復(fù)雜的機(jī)理。在該項(xiàng)工作中，針對(duì)不同燃料噴注位置，研究了相應(yīng)的火焰特性和壓力特性。研究發(fā)現(xiàn)，若燃料噴注位置與凹腔之間存在燃料/空氣預(yù)混區(qū)，則凹腔值班火焰會(huì)點(diǎn)燃此預(yù)混區(qū)混合氣體，并經(jīng)歷類似于爆燃-爆震轉(zhuǎn)換的過(guò)程，這種過(guò)程與火焰猝熄相耦合，形成低頻振蕩。一個(gè)典型的振蕩周期包括三個(gè)階段：(1)再點(diǎn)火的延遲階段；(2)火焰向上游推進(jìn)直至到達(dá)燃料噴注射流位置的階段；(3)火焰部分熄滅而向下游收縮直至到達(dá)凹腔的階段，如圖4所示，圖中τi為再點(diǎn)火的延遲時(shí)間，τc為火焰向上游推進(jìn)直至到達(dá)燃料噴注射流位置的時(shí)間，τb為火焰部分熄滅而向下游收縮直至到達(dá)凹腔的時(shí)間。

為了從更基礎(chǔ)的層面認(rèn)識(shí)超聲速燃燒不穩(wěn)定性機(jī)理，Chen等[53-56]通過(guò)高精度數(shù)值模擬方法開展了超聲速混合層燃燒不穩(wěn)定性研究，發(fā)現(xiàn)超聲速混合層流動(dòng)中燃燒不穩(wěn)定性是由于湍流渦團(tuán)誘導(dǎo)產(chǎn)生的可燃預(yù)混氣自著火和準(zhǔn)定容燃燒而產(chǎn)生[53]，這種劇烈燃燒還易在超聲速混合層中產(chǎn)生燃燒誘導(dǎo)激波現(xiàn)象[54-56]；同時(shí)激波面的流向位置還會(huì)發(fā)生振蕩[54, 56]。

3 超聲速燃燒不穩(wěn)定性建模

基于上述機(jī)理，可建立用于預(yù)測(cè)燃燒不穩(wěn)定性的理論模型。

Lin等[39]基于上述三個(gè)反饋循環(huán)，建立了超聲速燃燒不穩(wěn)定性模型。設(shè)上述三個(gè)反饋循環(huán)的特征速度分別為a-u;a+u，a-u和u，a-u;u,如圖3所示。根據(jù)這些特征速度和反饋循環(huán)的特征長(zhǎng)度，得出上述三個(gè)反饋循環(huán)的特征頻率估算方法：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Lin等[39]采用上述理論模型定量預(yù)測(cè)了燃燒不穩(wěn)定性的支配頻率，得到的解析預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果較為相符。

Wang等[45]基于所提出的燃料噴注區(qū)-火焰區(qū)對(duì)流反饋循環(huán)，亦建立了超聲速燃燒不穩(wěn)定性模型：

(6)

(7)

τi=τid

(8)

(9)

其中τi,τc,τb,τid分別為再點(diǎn)火的延遲時(shí)間、火焰向上游推進(jìn)直至到達(dá)燃料噴注射流位置的時(shí)間、火焰部分熄滅而向下游收縮直至到達(dá)凹腔的時(shí)間、可燃混合物的特征點(diǎn)火延遲時(shí)間，τif為燃料噴注區(qū)-火焰區(qū)對(duì)流反饋循環(huán)時(shí)間，fif為對(duì)應(yīng)的振蕩頻率，x為流向坐標(biāo)，xi和xf分別為燃料噴注和火焰的流向位置，Lif為燃料噴注位置與火焰之間的流向距離，uc和u分別為絕對(duì)火焰速度和流動(dòng)速度，Δuc和ub分別為“燃料噴注位置與火焰之間流向平均”的火焰向前推進(jìn)和向后收縮的速度。

Wang等[45]采用上述理論模型定性預(yù)測(cè)了燃燒不穩(wěn)定性頻率的趨勢(shì)，得到的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論相符。

可見，建立在機(jī)理分析基礎(chǔ)上的理論模型由于蘊(yùn)含了燃燒不穩(wěn)定性的重要特征，因而能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)燃燒不穩(wěn)定性的部分現(xiàn)象。但目前這種較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)還僅限于振蕩頻率，缺乏對(duì)其它振蕩特性的預(yù)測(cè)。更深入地研究激波附近的流動(dòng)脈動(dòng)、燃料-空氣當(dāng)量比脈動(dòng)、火焰表面積脈動(dòng)及其相互關(guān)系，并研究相應(yīng)的超聲速燃燒系統(tǒng)的湍流特性，將對(duì)超聲速燃燒不穩(wěn)定性理論模型的進(jìn)一步發(fā)展具有一定作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)超聲速燃燒不穩(wěn)定性研究的綜述表明，盡管目前國(guó)內(nèi)外對(duì)超聲速燃燒不穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)比十多年前有了質(zhì)的飛躍，但對(duì)其現(xiàn)象、機(jī)理和建模的研究都還未成熟，這三方面都還需持續(xù)開展研究。

對(duì)于超聲速燃燒不穩(wěn)定性現(xiàn)象，后續(xù)研究可重點(diǎn)探索燃燒室構(gòu)型布局和燃料噴注方式對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性的影響，特別是帶支板的超聲速燃燒室這一大類構(gòu)型布局和沖壓模態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的燃燒組織這一大類復(fù)雜噴注方式對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性的影響。

對(duì)于超聲速燃燒不穩(wěn)定性機(jī)理，后續(xù)研究可在探索超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定性的同時(shí)，在超聲速混合層和超聲速射流等典型流動(dòng)中更深入地探索超聲速燃燒不穩(wěn)定性的機(jī)理。

對(duì)于超聲速燃燒不穩(wěn)定性建模，后續(xù)研究可在超聲速燃燒系統(tǒng)中更深入地探索激波附近的流動(dòng)脈動(dòng)、燃料-空氣當(dāng)量比脈動(dòng)、火焰表面積脈動(dòng)及其相互關(guān)系，并探索相應(yīng)的超聲速燃燒系統(tǒng)的湍流時(shí)空演化特性，進(jìn)一步發(fā)展超聲速燃燒不穩(wěn)定性理論模型。

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