脉冲爆震发动机热力学性能分析

为确定脉冲爆震发动机具有飞行优势的可工作条件,分析了一种吸气式脉冲爆震发动机工作形式,提出了相应的热力循环过程,通过引入代表参与爆震循环工质与流入发动机内的总工质比的循环系数概念,研究了理想情况下脉冲爆震发动机比Brayton循环更具有优势时循环系数的容许限.结果表明:相比冲压发动机,脉冲爆震发动机要在飞行范围0~5马赫具有优势,循环系数必须高于0.8,当这两种类型发动机燃烧汽油相同时,对循环系数的要求将高于0.9.     

吸气式无阀脉冲爆震发动机DDT过程数值模拟

为了研究吸气式脉冲爆震发动机缓燃向爆震转变(deflagration to detonation transition,简称DDT)过程的特性,以丙烷和空气为燃料,对吸气式无阀脉冲爆震发动机的DDT过程进行二维数值模拟,并研究了点火能量和点火源数目对DDT过程的影响,分析了点火能量不同导致DDT过程差异的原因。数值模拟结果表明,在DDT过程中,激波以及反射激波的相互作用在爆震波的起爆方面起主导作用;在所模拟的小点火能量范围内,点火能量越高,DDT时间越短,但DDT距离却变化不大;在总点火能量一致的情况下,采用双点火源点火能够缩短DDT距离。     

吸气式脉冲爆震发动机反传数值研究

采用小能量点火方法,对吸气式脉冲爆震发动机的反传现象进行了数值研究。获得了反传现象的形成及传播特性。结果表明,吸气式脉冲爆震发动机的反传可以分为压力反传和燃气反传两部分。两者都是由缓燃和回传爆震引起的,回传爆震占主导作用。反传燃气的影响区域小于反传压力,由于尾部膨胀波的作用,反传燃气在一定位置会停止向上游进气道流动。反传压力会一直向进气道上游传播,并且迫使流道内的流体也向上游流动。等截面流道内反传压力减小的速度较慢,应对进气道进行优化设计。     

脉冲爆震火箭发动机模型实验研究

阐述了脉冲爆震火箭发动机的工作原理及其特点。设计并建立了整套脉冲爆震火箭发动机实验模型。以液体燃料航空煤油为燃料、氧气为氧化剂、压缩氮气为隔离气体，在内径为25mm，长度为0．8m的爆震管内产生了充分发展的爆震波。测量了不同工作频率下的爆震波压力，并对其进行了分析。实验结果表明，在设计的实验模型中，采用低的点火能量（50mJ）能够在较短的距离内产生充分发展的爆震波。     

气动阀式脉冲爆震发动机推力因数

为了进一步研究脉冲爆震发动机(PDE)的有效推力,对影响有效推力的因数进行了研究.采用旋流式气动阀,在爆震管直径60 mm内成功实现了吸气式汽油/空气PDE的连续爆震燃烧.冷态状态下研究了PDE阻力和爆震管填充速度与冲压来流速度的关系,热态状态下研究了气动阀推力壁压力.对一个工作周期正反向推力和阻力的计算结果表明,PD...     

爆震频率对脉冲爆震发动机性能影响的试验研究

从影响脉冲爆震发动机爆震频率的因素出发,采用汽油为燃料,空气为氧化剂,研究了爆震频率对脉冲爆震发动机性能的影响。试验测取了各个爆震频率下稳定爆震的化学当量比范围,同时测试了不同工况下的爆震波压力、推力及爆震波速,发现当爆震频率较低时,发动机的工作范围较宽,爆震波压力、波速接近充分发展的理想爆震波,说明已产生了稳定、充分发展的爆震,脉冲爆震发动机的平均推力随着爆震频率的提高接近线性增大;但是随着爆震频率的提高,它的稳定工作范围变窄,爆震的强度降低。     

脉冲爆震发动机基本尺寸的确定

基于脉冲爆震发动机（PDE）的性能参数与结构参数之间的关系，针对汽车和甲烷两种燃料，计算了在一定的设计平均推力水平下，瞬时推力、爆震管长度、爆震管直径和爆震频率各量之间的依赖曲线。依此计算及设计思路，设计的两套模型PDE均能按要求正常工作，说明了该设计方法的可靠性，并为脉冲爆震发动机的结构方案设计提供了技术储备。     

脉冲爆震发动机头部雾化、掺混实验研究

脉冲爆震发动机（PDE）内燃烧时间不足0．001s，对燃油和空气的混合提出了很高的要求。本实验采用基于激光散射理论的激光喷雾粒度分析仪，对不同工作条件下脉冲爆震发动机头部雾化、掺混进行了测量、研究，得到了不同状态下粒径大小和颗粒尺寸分布特性。证实了现有喷雾装置的优越性，并且为进一步雾化优化提供了方向。     

爆震管结构对脉冲爆震发动机性能影响研究

为了探究爆震管结构对无阀自适应式脉冲爆震火箭发动机性能的影响,采用汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,对采用不同结构掺混段和障碍物的脉冲爆震火箭发动机进行了工作频率为20 Hz的无阀式多循环实验研究.研究结果表明,渐扩结构掺混段的使用可以缩短PDRE的DDT距离和DDT时间;螺旋凹槽和环形凹槽对DDT过程的加速效果较差;渐扩...     

不同内径两相脉冲爆震模型机爆震波速的试验研究

利用激光喷雾粒度分析仪分别研究了直射喷嘴与气动喷嘴的雾化情况,直射喷嘴的粒度一般比气动喷嘴大2~5倍。结合以汽油、空气为燃料和氧化剂的3种不同管径脉冲爆震模型机多循环试验,发现汽油粒度对模型机的爆震波速有较大的影响,粒度减小,波速增大,但是均低于C-J理论值。3种内径的模型机所测爆震波速差别不明显,说明对于内径较大的模型机来说,内径对波速没有明显的影响。在模型机爆震范围内,当量比对爆震波速的影响不大,爆震波的峰值压力大小与爆震波速之间没有明显的联系。     

混合气体燃烧中压力对爆震波特性参数影响研究

采用平衡常数法对烃一空气混合气体燃烧中爆震燃烧产物的平衡温度、平衡压力及爆震波速进行了计算与分析。在此基础上研究了混合气压力对爆震波特性参数的影响。研究结果表明：在同一混气余气系数下，平衡温度和爆震波速随混气压力的增大而增大，而平衡压力则随混气压力呈线性增大。同时，对于不同燃料，分子量越大，其平衡温度、平衡压力就越高。     

小能量点火脉冲爆震发动机DDT过程数值模拟

模拟了以小能量点火触发爆震的脉冲爆震发动机工作过程。采用有限速率化学反应模型,通过二阶迎风格式差分逼近二维欧拉方程,模拟以丙烷和空气为可爆混合物的脉冲爆震起爆和传播。采用CFD软件中spark ignition模型模拟实验中电火花塞点火。在模拟过程中可以清楚地观察到DDT过程。通过与CEA程序计算结果比较,发现两者C-J值误差小于4%,说明所采用的计算方法和网格生成方法可以用于小能量点火触发爆震的多循环数值模拟。     

高频脉冲爆震火箭发动机的试验研究

文章采取了一些提高脉冲爆震火箭发动机工作频率的措施,并在脉冲爆震火箭发动机模型上进行了一系列试验研究。试验中对脉冲爆震火箭发动机模型的推力和沿程压力进行了测量,为了提高推力测量的准确性,该研究对推力测量系统进行原位校准。试验结果表明,该模型的工作频率能够达到40 Hz,校准后的推力测量结果接近理论推力。工作频率为35 Hz时,爆震压力峰值超过3.4MPa,该模型校准后的时均推力为43.9 N。工作频率为40 Hz时,爆震压力峰值3.2 MPa,该模型校准后的时均推力为50 N。     

燃油温度对PDE性能的影响实验

在内径为110 mm的大管径爆震发动机模型上,以不同温度的煤油为燃料,空气为氧化剂,成功进行了脉冲爆震发动机(PDE)实验,并获得了爆震波;分别测试了在不同温度,相同频率下和相同温度,不同频率下,发动机性能(爆震波速、压力、起爆距离)的变化。实验发现燃油温度高低直接影响爆震效果,温度较高时,发动机较容易起爆,爆燃向爆震转变距离(Deflagration to Detonation Transition,简称DDT)缩短;在相同温度下,随着频率升高爆震波速下降。