[发明专利]一种氢氧燃烧室动态特性快速预测方法

权利要求书

1.一种氢氧燃烧室动态特性快速预测方法，其特征在于包括下述步骤：

(a)基于喷管原理和喷嘴最大流量原理分别计算可压缩和不可压缩流体流入、流出燃烧室的质量流量；

(b)利用质量守恒定律和能量守恒定律推导燃烧室内气相、液相质量、温度变化所满足的方程式；

(c)利用液滴群蒸发模型考虑气液相的相间作用，进而形成一组封闭的常微分方程组，实现对氢氧燃烧 室动态特性的快速预测。

2.根据权利要求1所述的一种氢氧燃烧动态特性快速预测方法，其特征在于所述步骤(a)包括下述步骤：

(a)根据喷管是否处于临界状态计算可压缩流体氢气、氧气、过热蒸汽流入燃烧室的质量流量，并计算 其混合气体流出燃烧室的质量流量；

(b)燃烧室出口各成分气体的含量直接关系整个动力系统的安全性，故需根据燃烧室内各成分气体质量 百分比计算其流出燃烧室质量流量；

(c)根据喷嘴工作特性计算不可压缩流体掺混冷却水流入燃烧室的质量流量。

3.根据权利要求1所述的一种氢氧燃烧动态特性快速预测方法，其特征在于所述步骤(b)包括下述步骤：

(a)针对水下燃烧室特有的燃烧组织方式，由氢气流入质量流量、加湿氢气的蒸汽质量流量、氧气流入 质量流量、螺旋管出口蒸汽质量流量以及室内混合气体流出燃烧室的质量流量，并考虑掺混冷却水的蒸发 质量流量，根据质量守恒定律得到燃烧室内气相质量随时间变化的方程；

(b)由各成分气体的质量流量计算其摩尔流量，由真实气体摩尔生成焓计算方法和赫斯定律计算Δt时间 内工质热力状态转变引起的放热热流量和氢氧反应的放热热流量，并考虑气液对流换热作用下气相放热热 流量，根据能量守恒定律得到燃烧室内气相温度随时间变化的方程；

(c)由燃烧室掺混冷却水质量流量及其蒸发质量流量，根据质量守恒定律得到燃烧室内液相质量随时间 变化的方程；

(d)由气液对流换热热流量和液相蒸发放热热流量，根据能量守恒定律得到燃烧室内液相温度随时间变 化的方程。

4.根据权利要求1所述的一种氢氧燃烧动态特性快速预测方法，其特征在于所述步骤(c)包括下述步骤：

(a)根据不断变化的燃烧室压力适时计算其对应的水滴蒸发饱和温度，并据此判断水滴蒸发所处的不同 阶段；

(b)将液相蒸发视为N个液滴组成的液滴群蒸发，当液滴群处于受热阶段时，液相蒸发以扩散形式进行， 当液滴群处于稳定蒸发阶段时，吸热量全部用于蒸发，据此计算液相蒸发质量流量；

(c)计算气液对流换热热流量时，要特别考虑液滴个数N的变化，燃烧室点火初始液相蒸发质量较小导 致室内液相质量增加时，液滴个数N同时增加以增大对流换热面积和换热热流量，进而加快液相蒸发，据 此计算气液对流换热热流量。

5.根据权利要求1所述的一种燃烧室动态特性快速预测方法，其特征在于：需要利用SHBWR状态方程 建立燃烧室压力变化函数，进而使描述燃烧室内气相工质的方程组封闭。

6.根据权利要求4所述的一种燃烧室动态特性快速预测方法，其特征在于：需要求解不同压力下水滴蒸 发的饱和温度。