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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
气-气喷注器是全流量补燃循环发动机的关键技术之一。为突破高效、稳定的气-气燃烧技术，并且获得大流量、高性能的气-气喷嘴，本文采用数值仿真、试验研究和优化设计相结合的方法，开展了以富氢/富氧燃气为推进剂的多种构型气-气喷嘴研究。本文分析了喷嘴设计参数对富氢/富氧燃气气-气燃烧过程的影响，并研究了常温氢气/氧气推进剂、富氢/富氧燃气推进剂条件下和单喷嘴、多喷嘴条件下喷嘴设计参数对燃烧性能和燃烧室热载影响的区别和联系，以期为工程应用提供适用的气-气喷嘴结构方案及气-气喷嘴设计方法，为进一步发展全流量补燃循环发动机作技术储备。针对富氢/富氧燃气气-气燃烧试验，开展了富氧预燃室、富氢预燃室、气-气单喷嘴燃烧室、气-气多喷嘴燃烧室的设计，包括各试验件结构方案、试验系统、试验方案、测量方法等。提出了富氧预燃室分流试验方案、同轴双剪切单喷嘴式富氢预燃室方案等，并全面介绍了富氢/富氧燃气气-气燃烧试验方法和注意事项，攻破了多个关键技术，为深入开展富氢/富氧燃气气-气燃烧试验研究打下基础。开展了富氢/富氧燃气同轴剪切单喷嘴的数值仿真，选择富氧燃气喷注速度、燃氧速度比、氧喷嘴出口端面壁厚、氧喷嘴出口端面缩进距离、富氢燃气温度、富氧燃气温度为设计参数，分析了它们对富氢/富氧燃气气-气喷嘴燃烧性能和燃烧室热载的影响，明确了各设计参数的影响程度和规律。选择影响较为明显的设计参数：富氧燃气喷注速度、燃氧速度比、氧喷嘴出口端面壁厚进行了试验研究。仿真规律与试验结果具有良好的一致性。在对比常温氢气/氧气推进剂和富氢/富氧燃气推进剂条件下同轴剪切喷嘴设计参数对气-气燃烧过程、燃烧室热载影响的区别和联系时，提出了采用正交表组合喷嘴参数进行研究的方法，较为全面的研究了各参数的影响，以确定采用常温氢气/氧气为推进剂的气-气燃烧过程研究结果可为富氢/富氧燃气气-气喷注器设计提供哪些方面的参考信息。通过上述工作得到了两种推进剂条件下燃烧性能和燃烧室热载量化的区别和联系，并以单因素分析法选择富氧燃气喷注速度和燃氧速度比进行了试验研究，仿真规律与试验结果基本一致。根据富氢/富氧燃气同轴剪切喷嘴仿真与试验的研究结果，选择对燃烧性能、燃烧室热载有显著影响的喷嘴设计参数：富氧燃气喷注速度、燃氧速度比、氧喷嘴出口端面壁厚进行正交优化设计和响应面优化设计，获得了各喷嘴设计参数及其交互作用对目标的影响规律、本文设计参数范围内的设计参数与目标之间的关系式、以及性能和热载权重变化对设计参数取值的影响，为设计者权衡燃烧性能和燃烧室热防护来选择气-气喷嘴设计参数提供参考依据。上述研究方法和结果对富氢/富氧燃气-气-气喷嘴的工程应用具有重要意义。对不同构型的大流量气-气喷嘴进行了仿真与试验，研究了不同流量条件下喷嘴构型及喷嘴的特征设计参数对燃烧性能、燃烧室热载影响的规律，发现在所研究的各种构型喷嘴中，同轴双剪切喷嘴最具有适应大流量并保持高性能的潜力。然后，在6倍于SSME喷注单元流量条件下，对同轴双剪切气-气喷嘴开展较全面数值仿真和试验研究，分析并获得了喷嘴设计参数对燃烧性能、燃烧室热载的影响规律。最后，采用正交优化设计方法和响应面优化方法，建立了同轴双剪切喷嘴设计参数及其交互作用对设计目标影响的关系，为同轴双剪切喷嘴的工程应用提供参考信息。基于数值仿真结果，分析了同轴剪切喷嘴设计参数对单喷嘴条件下和多喷嘴条件下的气-气燃烧性能、燃烧室热载的影响，并进行了试验研究，以期为富氢/富氧燃气气-气喷注器的工程应用提供尽可能多的参考信息。研究结果表明，在本文设计的喷嘴排布下，同轴剪切喷嘴设计参数对多喷嘴气-气燃烧性能的影响规律与单喷嘴一致。 |
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发表于 2022-8-22 17:53:48
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