(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210819993.X (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 中国空气动力研究与发展中心空天 技术研究所 地址 621000 四川省绵阳市二环路南段6号 (72)发明人 刘彧　王超　王兰　蔡建华　 郑榆山　肖保国　陈伟强　 (74)专利代理 机构 重庆市信立达专利代理事务 所(普通合伙) 50230 专利代理师 陈彦波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) F02K 7/08(2006.01) F23R 7/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种旋转爆震发动机的燃料喷注数值处理 方法 (57)摘要 本发明公开了一种旋转爆震发动机的燃料 喷注数值处理方法， 涉及旋转爆震发动机的燃料 喷注数值处理技术领域， 其技术方案要点是： 将 旋转爆震发动机本体作为独立计算域， 将燃料喷 孔及其上游喷注腔作为另一独立计算域， 将两个 计算域上的燃料喷孔边界设定为周期性边界， 实 现彼此数据的实时连通共享， 实现对真实喷注环 境下旋转爆震发动机的数值模拟， 正确反映旋转 爆震对燃料喷注特性的影 响。 本发明的方法既能 将燃料喷孔及其上游喷注腔一同画出， 又可以避 免空间相容性上的考虑， 能够 使数值模拟既能反 映出旋转爆震波对燃料喷注特性的影 响， 又能简 化网格绘制过程。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115329539 A 2022.11.11 CN 115329539 A 1.一种旋转爆震发动机的燃料喷注数值处 理方法， 其特 征是： 包括以下步骤： S1、 将旋转爆震发动机本体作为独立计算域， 即计算域A， 将燃料喷孔及其上游喷注腔 作为另一个 独立计算 域， 即计算 域B； S2、 将计算域A和计算域B上的燃料喷孔边界均设定为周期性边界， 并使其彼此数据实 时连通共享； S3、 在进行数值模拟时， 计算域A和计算域B同步进行计算， 将计算域B的燃料喷孔边界 的各项流场数据传给计算 域A中的燃料喷孔 边界， 使燃料喷入旋转爆震发动机 燃烧室； S4、 根据步骤S3， 将计算域A中燃料喷孔边界处的各项流场数据实时回传给计算域B中 的燃料喷孔边界， 用于计算域B中流场的迭代更新， 实现对真实喷注环境下旋转爆震发动机 的数值模拟， 正确反映旋转爆震对燃料喷注特性的影响。 2.根据权利要求1所述的一种旋转爆震发动机的燃料喷注数值处理方法， 其特征是： 步 骤S2的具体方法为： 在计算域A中， 仅给出燃料喷孔边界， 并指定该边界为周期性边界， 即该边界和另一位 置处的某一边界连通； 在计算域B中， 指定燃料喷注腔入口为质量流量入口边界， 指定燃料 喷孔边界为周期性边界， 并确保其与计算域A中的燃料喷孔边界具有相同的形状及 网格尺 寸， 从而与计算 域A中的燃料喷孔 边界连通， 实现数据共享。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115329539 A 2一种旋转爆震发动机的燃料喷注数值处理 方法 技术领域 [0001]本发明涉及旋转爆震发动机 的燃料喷注数值处理技术领域， 更具体地说， 它涉及 一种旋转爆震发动机的燃料喷注数值处 理方法。 背景技术 [0002]旋转爆震发动机是一种通过在轴对称燃烧室(横截面为环形或圆形)中起爆沿圆 周方向周期性传播的爆震波， 从而实现快速燃烧的一类发动机的统称。 可应用于火箭发动 机、 冲压发动机、 航空涡轮发动机等热机中。 数值模拟是研究旋转爆震发动机的重要手段之 一。 [0003]对于旋转爆震发动机燃料喷注的数值处理方法， 最常见的是： 在数值模拟计算域 的壁面上仅给出燃料喷孔作为边界， 在该边界上指定质量流量入口或压力入口等边界条 件， 实现燃料向计算域中 喷注； 或者直接在计算域内部 设置喷注质量源， 给定该喷注质量源 的质量流量来实现燃料的注入， 如图1所示。 [0004]但上述这两种处理方法均不能正确反映燃烧室中旋转爆震的周期运动与燃料喷 注之间的相互作用。 这是因为， 在真实发动机中， 当旋转爆震波扫过某一喷孔时， 该喷孔处 的压力上升， 表现为该燃料喷孔的喷注流量减小， 甚至暂时被旋转爆震波后的高压堵塞而 停止喷入燃料， 待旋转爆震波远离该喷孔后， 该处压力下降， 喷注流量才逐渐恢复。 但在数 值模拟中， 如果将喷孔定义为质量流量入口边界， 那么无论旋转爆震波扫过该喷孔后压力 升高多少， 该喷孔处始终能够保证 喷入指定的流量， 造成数值模拟无法正确反 映出旋转爆 震波对燃料喷注特性的影响。 同理， 如果给定喷孔的压力条件， 那么旋转爆震波扫过后， 该 喷孔的压力也会被强制赋予给定的压力值， 而不会随旋转爆震波的扫过而升高， 同样无法 正确反映旋转爆震对燃料喷注特性的影响。 对于内部喷注质量源， 同样存在以上问题。 [0005]因此， 旋转爆震发动机数值模拟的另一种常见的燃料喷注数值处理方法是将整个 喷孔连同其上游的燃料喷注腔一同画出， 在喷注腔的入口给定燃料的质量流量。 这样， 在保 证燃料总流量不变的前提下， 燃料的流量会根据喷孔当地的压力 在各个喷孔之 间进行流量 分配， 这样就可以正确反映出旋转爆震对燃料喷孔喷注特性的影响。 但如果燃烧室构型或 喷注构型较复杂(如， 存在内壁喷孔的环形燃烧室， 或采用侵入式的支杆或支板喷注)， 将燃 料喷孔连同上游的喷注腔一同画出， 会给计算网格的绘制带来一定困难， 需要考虑结构上 的空间相容 性。 [0006]因此， 本发明旨在提出一种旋转爆震发动机燃料喷注的数值处理方法， 以解决上 述问题。 发明内容 [0007]本发明的目的是为了解决上述问题， 提供一种旋转爆震发动机的燃料喷注数值处 理方法， 既能将 燃料喷孔及其上游喷注腔一同画出， 又可以避免空间相容性上的考虑， 使 数 值模拟既能反映出旋转爆震 波对燃料喷注特性的影响， 又能简化网格绘制过程。说　明　书 1/3 页 3 CN 115329539 A 3