超燃发动机的热环境模拟包括燃烧室内的非预混湍流燃烧，高温燃烧气体与发动机壁面的辐射和对流换热；超燃发动机热环境CFD模拟精度严重依赖于是否采用合适的湍流流动模型、湍流燃烧模型以及辐射换热模型的计算精度，本项目针对超燃发动机全面开展了高精度辐射换热模型研究，湍流燃烧模型的研究，以及湍流流动模型的研究。为保证超燃发动机燃烧的精确模拟首先必须采用合适的湍流流动模型精确模拟燃料和空气的湍流掺混；与实验数据对比表明k-ω SST湍流流动模型能够精确模拟激波生成湍流以及边界层生成湍流，适合于超燃发动机的湍流流动模拟。湍流燃烧模型建立了网格内燃料/氧化剂实现分子层面混合/燃烧的微观结构与网格宏观参数的桥梁；与实验数据对比表明采用最优A值的EDM模型能够精确模拟超燃发动机内的湍流燃烧；为提高EDM模型对其他湍流燃烧的通用性，项目组提出了修改版的EDM模型并通过大量的试验数据进行了验证。精确地模拟超燃发动机内气体与壁面的辐射换热对发动机燃烧室内总的热平衡和燃烧室壁面局部过热分析至关重要，精确地模拟气体辐射换热需要采用精确的波谱模型，计算非常耗时，工程上不可行，项目组提出的灰气体辐射程序法能精确定位最大辐射热流密度位置且计算误差能够控制在10%以内。相关研究成果已经发表在国际国内的权威杂志上，共发表论文10篇；其中Progress in Energy and Combustion Science 邀稿1篇，Combustion Science and Technology 1 篇，Progress in Computational Fluid Mechanics 1篇；EI论文6篇，其他杂志论文1篇。项目执行期间培养硕士研究生8名。 2100433B