火箭发动机燃烧室中燃烧噪声的计算模型

doi:10.7527/S1000-6893.2022.28148

流体力学与飞行力学

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火箭发动机燃烧室中燃烧噪声的计算模型

曾佳进¹, 李军伟¹(), 马宝印², 李春杰¹, 王宁飞¹

^1.北京理工大学宇航学院，北京　100081
^2.北京电子工程总体研究所，北京　100074

收稿日期:2022-10-21 修回日期:2022-11-30 接受日期:2022-12-13 出版日期:2023-09-25 发布日期:2022-12-22
通讯作者: 李军伟 E-mail:david78lee@bit.edu.cn
基金资助:
省部级项目

Calculation model of combustion noise in rocket motor chamber

Jiajin ZENG¹, Junwei LI¹(), Baoyin MA², Chunjie LI¹, Ningfei WANG¹

^1.School of Aerospace Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 　100081，China
^2.Beijing Institute of Electronic System Engineering，Beijing 　100074，China

Received:2022-10-21 Revised:2022-11-30 Accepted:2022-12-13 Online:2023-09-25 Published:2022-12-22
Contact: Junwei LI E-mail:david78lee@bit.edu.cn
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摘要/Abstract

摘要：

燃烧噪声一般分为直接噪声和间接噪声，推导了喉部壅塞工况下燃烧室中因不稳定释热产生的直接噪声和间接噪声在时域和频域的计算模型，该模型考虑了熵波的耗散和声波的衰减。将存在不稳定释热的燃烧室简化为加热直管进行理论计算。与实验结果相比，直接噪声预示误差小于4%，压力扰动的趋势基本一致。基于该模型分析了管长和温度扰动对噪声强度的影响，结果表明：管长越短，直接噪声和间接噪声强度越大；管长越长，直接噪声和间接噪声分离越清晰；直接噪声和间接噪声强度随温度扰动线性增加，无耗散条件下直接噪声增长率和强度均是间接噪声的2倍。

关键词: 计算模型, 熵波, 声波, 直接噪声, 间接噪声, 燃烧噪声, 火箭发动机燃烧室

Abstract:

Combustion noise is generally divided into direct noise and indirect noise. The model of direct and indirect noises caused by unstable heat release in combustors with throat congestion is derived in time and frequency domain， respectively. The dissipation of entropy waves and attenuation of acoustic waves are considered. A combustor with unstable heat release is simplified as a straight tube heated by an electric heat source for theoretical calculation. Compared with the experimental results， the prediction error of the direct noise is smaller than 4%， and the trend of pressure disturbance is basically the same. Based on this model， the effects of pipe length and temperature disturbance on noise intensity are analyzed. The results show that the shorter pipe length causes larger intensity of direct and indirect noises， and the longer pipe length results in clearer separation between these two noises. The intensity of the direct noise and indirect noise increases linearly with the temperature disturbance， and the growth rate and intensity of the direct noise are twice that of the indirect noise without dissipation.

Key words: calculation model, entropy wave, acoustic wave, direct noise, indirect noise, combustion noise, rocket motor chamber

中图分类号:

V430

曾佳进, 李军伟, 马宝印, 李春杰, 王宁飞. 火箭发动机燃烧室中燃烧噪声的计算模型[J]. 航空学报, 2023, 44(18): 128148-128148.

Jiajin ZENG, Junwei LI, Baoyin MA, Chunjie LI, Ningfei WANG. Calculation model of combustion noise in rocket motor chamber[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(18): 128148-128148.

图/表 15

图1

图2

图3

图4

图5

图6

表1

长管亚声速工况温度扰动幅值和流动参数［1］

工况编号	$p ¯ / k P a$	$u ¯ / (m · s - 1)$	$Δ T g / K$	$Δ T s / K$	$Δ T L / K$
1	102.78	0.88	26.7	19.1	7.9
2	103.54	1.12	21.1	16.1	8.2
3	104.00	1.24	19.5	15.1	8.0
4	105.19	1.49	15.9	12.5	7.5
5	106.64	1.75	13.3	10.9	6.8
6	108.34	1.98	11.7	9.9	6.1
7	110.86	2.27	10.5	8.5	5.9
8	113.65	2.56	9.2	7.6	5.7

表1

图7

图8

图9

图10

图11

图12

图13

图14

参考文献 23

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