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基于高温燃气引射的引射器设计与实验研究

王海锋 徐大川 赵芳 陈志强 任泽斌 史煜

王海锋, 徐大川, 赵芳, 等. 基于高温燃气引射的引射器设计与实验研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(5): 50-56. doi: 10.11729/syltlx20190065
引用本文: 王海锋, 徐大川, 赵芳, 等. 基于高温燃气引射的引射器设计与实验研究[J]. 实验流体力学, 2020, 34(5): 50-56. doi: 10.11729/syltlx20190065
WANG Haifeng, XU Dachuan, ZHAO Fang, et al. Design and experimental investigation of ejector based on high temperature gas ejection[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(5): 50-56. doi: 10.11729/syltlx20190065
Citation: WANG Haifeng, XU Dachuan, ZHAO Fang, et al. Design and experimental investigation of ejector based on high temperature gas ejection[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(5): 50-56. doi: 10.11729/syltlx20190065

基于高温燃气引射的引射器设计与实验研究

doi: 10.11729/syltlx20190065
详细信息
    作者简介:

    王海锋(1982-), 男, 湖北黄冈人, 硕士, 高级工程师。研究方向:流体力学。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号12信箱01分箱(621000)。E-mail:231652966@qq.com

    通讯作者:

    赵芳  E-mail: zfcardc@163.com

  • 中图分类号: V231.2;TK05

Design and experimental investigation of ejector based on high temperature gas ejection

  • 摘要: 结合气体热力学理论和等压引射器设计理论方法,提出了高温燃气热力学参数计算方法,研制了基于高温燃气引射的超声速引射器试验平台。通过引射器与燃气发生器的对接实验,研究了零引射和被引射气流引射两种状态下的工作性能以及引射气流温度变化对工作性能的影响。实验结果表明:被引射气流流量360 g/s时,入口总压达到3.89 kPa,优于设计指标4 kPa;引射气流温度在低于设计值100 K范围内的变化对引射器的工作性能不会造成影响。实验验证了基于高温燃气引射的超声速引射器性能计算分析与工程设计方法的可靠性,相关研究结果为燃气发生器参数优化提供了指导性建议。
  • 图  1  引射器原理示意图

    Figure  1.  Scheme of constant pressure mixing ejector

    图  2  等压混合引射器设计模型

    Figure  2.  Computation modle of constant pressure mixing ejector

    图  3  引射器实验装置示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of experimental ejector system

    图  4  引射器实验装置

    Figure  4.  Experimental ejector system

    图  5  工作压力曲线

    Figure  5.  Operating pressure curves

    图  6  工作温度曲线

    Figure  6.  Operating temperature curves

    图  7  引射器入口压力曲线

    Figure  7.  Pressure curves of the ejector inlet

    图  8  引射器壁面沿程静压分布

    Figure  8.  Distribution of static pressure on ejector wall

    图  9  燃气发生器工作参数曲线

    Figure  9.  Operating parameter curves of the gas generator

    表  1  引射器设计参数

    Table  1.   Design parameters of the ejector

    引射马赫数Ma 引射气流总压pt1/MPa 引射流量g/(kg·s-1) 引射气流总温Tt1/K 引射系数k
    一级引射器 5.0 2.41 0.62 800 0.581
    二级引射器 3.9 2.83 2.61 900 0.375
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    表  2  实验结果与设计值对比

    Table  2.   Comparison of experimental results and design values

    一级引射器 二级引射器 被引射气流压力pt2/kPa 总引射系数ktotal 总增压比εtotal
    引射压力pt1/MPa 引射温度Tt1/K 引射压力pt1/MPa 引射温度Tt1/K
    设计值 2.41 800 2.83 900 4.00 0.111 25.00
    实验值 2.38 790 2.87 910 3.89 0.110 24.94
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    表  3  燃气发生器实验结果

    Table  3.   Experimental results of the gas generator

    空气流量mair/(kg·s-1) 酒精流量malc/(g·s-1) 空燃比AF 燃气温度T/K
    设计值 23.2 800 29.0 1100
    实验值 23.5 776 30.3 1080
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    表  4  不同引射气流温度的实验结果

    Table  4.   Experimental results of different ejection flow temperatures

    空气供应压力pair /MPa 酒精喷前压力pj /MPa 一级集气室温度T1/K 二级集气室温度T2/K 引射气流总压pt1/kPa
    4.5 6.5 697 806 3.90
    4.5 7.0 710 834 3.89
    4.2 8.0 790 910 3.89
    4.0 8.0 808 946 3.90
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-04
  • 修回日期:  2020-03-17
  • 刊出日期:  2020-10-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日