基于三维CFD的RBCC发动机建模方法.pdf

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1、固体火箭技术第38卷第3期JournalofSolidRocketTechnology基于三维CFD的RBCC发动机建模方法①潘浩，潘宏亮，秦飞，何国强，王亚军(西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安710072)摘要：RBCC发动机可多模态工作，能适应宽广的飞行包线，因而其火箭尾流剪切作用变化强烈、流道截面变化大，喷油规律复杂，给发动机建模与控制研究带来困难。针对RBCC发动机的地面直连实验构型，采用三维CFD计算分析RBCC流场特点，研究发动机状态变量特征，并基于CFD计算结合拟合法的建模思路，建立了RBCC状态空间

2、模型，模型的计算结果与三维CFD的计算结果有较好的吻合度，均方差满足要求。研究表明，在一定范围内增加计算特征数据点个数，可提高建模精度，但当计算特征数据点的个数超过20时，继续增加点的个数对精度的提高非常有限。关键词：RBCC；CFD方法；建模；模型辨识中图分类号：V435文献标识码：A文章编号：1006—2793(2015)03—0336．06DoI：10．7673／j．issn．1006．2793．2015．03．007ModelingmethodofRBCCenginebasedonthree．dimensionalCFDP

3、ANHao，PANHong-liang，QINFei，HEGuo—qiang，WANGYa~un(ScienceandTechnologyonCombustion，InternalFlowandThermo—StructureLaboratory，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi"an710072，China)Abstract：RBCCengineCanoperateatmulti-modes((inject-，ramjet，scramjetandrocketaswel1))andada

4、pttoawideflightenvelope，whichismainlyresultedfromthesheafingactionbetweentheprimaryrocketplumeandinletairvariesdrastically．Thecross—sectionalongtheflowpathvariesalotformountingtherocket，stablingtheburningandacceleratingthegases，andmeanwhilethefuelisinjectedchanginginb

5、oththeamountsandthepositionsaswellaccordingtotheoperatingmode．Thecomplexdriving—forcesresultinthedifficultiestodeveloptheperformancemodelandtocontrolRBCC．BasedonthegroundtestconfigurationofRB·CCengine，thecharacteristicsofflowfieldandstatevariablesofRBCCenginewerestudi

6、edbyusingthree—dimensionalCFD，andthenastatevariablemodelwiththemethodofCFDandlinearfittingwasdeveloped．ItisshownthatthestatevariablemodelmatchesupwithCFDcalculations．StudiesalsoshowthatmodelingaccuracycanbeimprovedbyincreasingthedatapointstiIl20．Keywords：RBCC；CFDmetho

7、d；modeling；modelidentification0引言行主动控制，以实现宽范围内高效稳定的燃烧。现阶火箭基组合循环(RocketBasedCombinedCycle，段主要通过切换喷注位置和变化燃料当量比来组织燃RBCC)发动机将火箭发动机的高推重比和吸气式发动烧，实现燃烧模态的控制需要建立能反映喷注位置和机的高比冲等优点有机地组合在一起，在不同的飞行燃料当量比变化对发动机性能影响的状态空间模型。马赫数区间，利用最有效率的热力循环模式进行工作，本文探讨RBCC发动机模型的形式与状态变量选取原使推进系统的性能保持全工作过

8、程最佳，且发动机结则，并进行建模研究。构简单，成本较低，具有较好的发展前景¨J。RBCC发目前来看，RBCC发动机性能模型发展水平远不动机工作过程主要经历4种模态：火箭引射模态、亚燃如双模态超燃冲压发动机，后者一维模型较普遍。冲压模态、超燃冲压模态