本發(fā)明涉及航空，尤其涉及一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、“雙碳”目標(biāo)下，氫氣因零碳排放和燃油熱值高的特點，成為航空發(fā)動機和地面燃機領(lǐng)域最具應(yīng)用潛力的燃料。氫動力飛行的優(yōu)勢與潛力正在逐漸顯現(xiàn)，成為航空業(yè)低碳發(fā)展的關(guān)鍵。

2、采用氫氣作為燃料的燃燒室，因火焰溫度高，會生成大量的氮氧化物，不利于降低污染物排放。目前現(xiàn)有研究廣泛將大尺度火焰轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的微小尺度火焰，增強了空氣和氫氣的局部混合強度，提升了混合均勻度。

3、目前，現(xiàn)有氫氣燃燒室大多數(shù)將燃料和空氣混合在一起并在整個燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒，故氫燃料燃燒室設(shè)計簡單，因此通常易于制造和維護(hù)。但現(xiàn)有的燃燒室在燃燒效率、排放物控制和燃料適應(yīng)性方面會有所不足。且當(dāng)燃燒室內(nèi)的壓力和溫度分布不均勻時，會導(dǎo)致火焰穿透和燃燒不完全，從而降低推進(jìn)效率和增加排放物的產(chǎn)生。同時，燃燒室內(nèi)的氣流速度過快，停留時間過短，難以充分燃燒，導(dǎo)致推進(jìn)效率下降和排放物增加。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的燃燒室燃燒不充分的缺陷。

2、本發(fā)明提供一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法，包括：

3、基于假定的設(shè)計參數(shù)，對所述氫燃料燃燒室的預(yù)燃級燃燒室的第一結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，以及對所述氫燃料燃燒室的主燃級燃燒室的第二結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計；

4、基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)，對所述氫燃料燃燒室的內(nèi)外環(huán)腔的第三結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計；

5、基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)、所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第三結(jié)構(gòu)參數(shù)，檢測所述氫燃料燃燒室的幾何尺寸是否超過幾何尺寸約束條件；

6、若未超過，基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)、所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第三結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制二維流路，以及基于發(fā)動機的控制規(guī)律確定所述氫燃料燃燒室的燃燒控制規(guī)律。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法，所述基于假定的設(shè)計參數(shù)，對所述氫燃料燃燒室的預(yù)燃級燃燒室的第一結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，包括：

8、基于假定的燃燒室總當(dāng)量比和燃燒室頭部當(dāng)量比，計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一頭部流量；

9、基于所述第一頭部流量和假定的預(yù)燃級頭部參考速度，計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一頭部面積，并根據(jù)所述第一頭部面積計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一頭部高度；

10、基于假定的第一比值，計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一火焰筒長度；其中，所述第一比值為所述預(yù)燃級燃燒室的第一火焰筒長度與第一頭部高度的比值；

11、根據(jù)所述第一頭部高度和所述第一火焰筒長度計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一冷態(tài)停留時間；

12、根據(jù)所述第一頭部面積和所述第一頭部高度，計算第一特征參數(shù)，并根據(jù)所述第一特征參數(shù)計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一燃燒效率；

13、檢測所述第一燃燒效率是否滿足第一預(yù)設(shè)效率條件；

14、若不滿足，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟基于所述第一頭部流量和假定的預(yù)燃級頭部參考速度，計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一頭部面積，直至所述第一燃燒效率滿足所述第一預(yù)設(shè)效率條件；

15、根據(jù)所述第一頭部高度和所述第一火焰筒長度，計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一出口溫度分布系數(shù)；

16、檢測所述第一出口溫度分布系數(shù)是否滿足第一預(yù)設(shè)溫度分布系數(shù)要求；

17、若不滿足，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟基于所述第一頭部流量和假定的預(yù)燃級頭部參考速度，計算所述預(yù)燃級燃燒室的第一頭部面積，直至所述第一出口溫度分布系數(shù)滿足所述第一預(yù)設(shè)溫度分布系數(shù)要求。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法，所述對所述氫燃料燃燒室的主燃級燃燒室的第二結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，包括：

19、基于假定的燃燒室總當(dāng)量比和燃燒室頭部當(dāng)量比，計算所述主燃級燃燒室的第二頭部流量；

20、基于所述第二頭部流量和假定的主燃級頭部參考速度，計算所述主燃級燃燒室的第二頭部面積，并根據(jù)所述第二頭部面積計算所述主燃級燃燒室的第二頭部高度；

21、基于假定第二比值，計算所述主燃級燃燒室的第二火焰筒長度；其中，所述第二比值為所述主燃級燃燒室的第二火焰筒長度與第二頭部高度的比值；

22、根據(jù)所述第二頭部高度和所述第二火焰筒長度計算所述主燃級燃燒室的第二冷態(tài)停留時間；

23、根據(jù)所述主第二頭部面積和所述第二頭部高度，計算第二特征參數(shù)，并根據(jù)所述第二特征參數(shù)計算所述主燃級燃燒室的第二燃燒效率；

24、檢測所述第二燃燒效率是否滿足第二預(yù)設(shè)效率條件；

25、若不滿足，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟基于所述第二頭部流量和假定的主燃級頭部參考速度，計算所述主燃級燃燒室的第二頭部面積，直至所述第二燃燒效率滿足所述第二預(yù)設(shè)效率條件；

26、根據(jù)所述第二頭部高度和所述第二火焰筒長度，計算所述主燃級燃燒室的第二出口溫度分布系數(shù)；

27、檢測所述第二出口溫度分布系數(shù)是否滿足第二預(yù)設(shè)溫度分布系數(shù)要求；

28、若不滿足，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟基于所述第二頭部流量和假定的主燃級頭部參考速度，計算所述主燃級燃燒室的第二頭部面積，直至所述第二出口溫度分布系數(shù)滿足所述第二預(yù)設(shè)溫度分布系數(shù)要求。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法，所述檢測所述氫燃料燃燒室的幾何尺寸是否超過幾何尺寸約束條件之后，所述方法還包括：

30、若超過，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟基于所述第二頭部流量和假定的主燃級頭部參考速度，計算所述主燃級燃燒室的第二頭部面積，直至所述氫燃料燃燒室的幾何尺寸不超過所述幾何尺寸約束條件。

31、根據(jù)本發(fā)明提供的一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法，所述基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)，對所述氫燃料燃燒室的內(nèi)外環(huán)腔的第三結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，包括：

32、基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)中第一頭部流量的和所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)中的第二頭部流量，計算氫燃料燃燒室的內(nèi)外環(huán)腔的環(huán)腔流量；

33、基于所述環(huán)腔流量和假定的環(huán)腔空氣流速，計算環(huán)腔面積；

34、根據(jù)所述環(huán)腔面積計算所述氫燃料燃燒室的參考截面高度；

35、根據(jù)所述參考截面高度、所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)中的第一頭部高度和所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)中的第二頭部高度，計算環(huán)腔高度。

36、根據(jù)本發(fā)明提供的一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法，所述基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)、所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第三結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制二維流路，包括：

37、根據(jù)所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)中的第一頭部高度和第一火焰筒長度，所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)中的第二頭部高度和第二火焰筒長度，以及所述第三結(jié)構(gòu)參數(shù)中的環(huán)腔高度，繪制所述二維流路。

38、根據(jù)本發(fā)明提供的一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法，所述基于發(fā)動機的控制規(guī)律確定所述氫燃料燃燒室的燃燒控制規(guī)律，包括：

39、基于所述發(fā)動機的控制規(guī)律，確定工況信息；

40、根據(jù)所述工況信息確定所述預(yù)燃級燃燒室和所述主燃級燃燒室的所述燃燒控制規(guī)律；其中，在基于所述燃燒控制規(guī)律接通所述預(yù)燃級燃燒室或所述主燃級燃燒室時，燃燒室總當(dāng)量比滿足預(yù)設(shè)當(dāng)量比要求。

41、本發(fā)明還提供一種氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計裝置，包括：

42、第一設(shè)計模塊，配置為基于假定的設(shè)計參數(shù)，對所述氫燃料燃燒室的預(yù)燃級燃燒室的第一結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，以及對所述氫燃料燃燒室的主燃級燃燒室的第二結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計；

43、第二設(shè)計模塊，配置為基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)，對所述氫燃料燃燒室的內(nèi)外環(huán)腔的第三結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計；

44、檢測模塊，配置為基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)、所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第三結(jié)構(gòu)參數(shù)，檢測所述氫燃料燃燒室的幾何尺寸是否超過幾何尺寸約束條件；

45、繪制模塊，配置為若未超過，基于所述第一結(jié)構(gòu)參數(shù)、所述第二結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述第三結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制二維流路，以及基于發(fā)動機的控制規(guī)律確定所述氫燃料燃燒室的燃燒控制規(guī)律。

46、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述任一種所述氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法。

47、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法。

48、本發(fā)明還提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法。

49、本發(fā)明提供的氫燃料燃燒室分級燃燒設(shè)計方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，通過對第一結(jié)構(gòu)參數(shù)、第二結(jié)構(gòu)參數(shù)和第三結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計，集成了對預(yù)燃級燃燒室、主燃級燃燒室和內(nèi)外環(huán)腔的分級設(shè)計。進(jìn)而完成對氫燃料燃燒室的設(shè)計，氫燃料燃燒室能夠?qū)崿F(xiàn)分級燃燒，可以根據(jù)不同部位空氣和燃料的混合方式，進(jìn)行合理的燃燒調(diào)節(jié)，達(dá)到優(yōu)化燃燒、提高熱效率、降低排放物的目的。此外，對預(yù)燃級燃燒室、主燃級燃燒室和內(nèi)外環(huán)腔的分級設(shè)計還能夠有效地控制燃燒室的尺寸、重量和成本，提高整個燃燒室的經(jīng)濟性和可靠性。同時，在設(shè)計時，還進(jìn)行二維流路繪制、燃燒控制規(guī)律的確定，為氫燃燒分級設(shè)計提供指導(dǎo)，進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)燃燒，優(yōu)化燃燒、提高發(fā)動機全工況下的燃燒效率、大幅度降低污染物排放。