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氧化剂喷注面积对连续旋转爆轰波传播特性影响的实验研究

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兵工学报 2018年第12期39卷 2345-2353页

作者：魏万里翁春生武郁文郑权李宝星南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为了研究氧化剂喷注面积对连续旋转爆轰波传播特性的影响,以H2为燃料、空气为氧化剂,在喷孔-环缝式连续旋转爆轰发动机上开展了一系列试验研究。基于燃烧室内高频压力信号和氧化剂集气腔内的压力信号,分析了氧化剂喷注面积对连续旋转爆... 详细信息

为了研究氧化剂喷注面积对连续旋转爆轰波传播特性的影响,以H2为燃料、空气为氧化剂,在喷孔-环缝式连续旋转爆轰发动机上开展了一系列试验研究。基于燃烧室内高频压力信号和氧化剂集气腔内的压力信号,分析了氧化剂喷注面积对连续旋转爆轰波传播过程、速度亏损和稳定性以及爆轰波波头高度的影响。试验结果表明:当推进剂质量流量不变时,增大氧化剂喷注面积,爆轰波传播速度亏损增大,爆轰波稳定性变差,同时爆轰波波头高度减小;在氧化剂喷注面积为217. 1 mm2、当量比为0. 9时,爆轰波平均速度达到1 800 m/s,为理论Chapman-Jouguet速度的93%,同时爆轰波表现最为稳定;当氧化剂喷注面积不变时,随着当量比的增大,爆轰波传播的稳定性先升高、后降低。

关键词：连续旋转爆轰发动机爆轰波氧化剂喷注面积传播特性速度亏损

环形燃烧室中凹腔对C_(2)H_(4)/Air旋转爆轰流场影响的数值模拟

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兵工学报 2022年第5期43卷 1063-1074页

作者：孟豪龙翁春生武郁文郑权肖强王放白桥栋南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为研究环形燃烧室中凹腔对旋转爆轰流场的影响,通过在开源计算流体动力学软件OpenFOAM框架内求解Navier-Stokes方程,对C_(2)H_(4)/Air旋转爆轰燃烧室(RDC)进行三维数值模拟研究。保持进气总压为0.6 MPa,分别在总温300 K、600 K和800 K... 详细信息

为研究环形燃烧室中凹腔对旋转爆轰流场的影响,通过在开源计算流体动力学软件OpenFOAM框架内求解Navier-Stokes方程,对C_(2)H_(4)/Air旋转爆轰燃烧室(RDC)进行三维数值模拟研究。保持进气总压为0.6 MPa,分别在总温300 K、600 K和800 K条件下对比同轴圆环形和凹腔基环形两种构型RDC的主要流场特征,研究凹腔对旋转爆轰波传播特性的影响,定量分析不同热释放速率下消耗的燃料占比,对比了不同热释放速率下消耗的燃料比例。结果表明:对于凹腔基环形RDC,在凹腔内存在回流区,导致在凹腔上游流速缓慢,但在凹腔收缩段流动明显加速,RDC出口的面平均马赫数大于与之对应的同轴圆环形RDC;受燃料向RDC出口和凹腔内壁方向侧向膨胀的影响,相对于同轴圆环形RDC,爆轰波在凹腔基环形RDC中传播时具有更高的速度亏损;部分新鲜燃料与燃烧产物在凹腔内混合,提高了爆轰波波前反应物的温度;在相同进气条件下,同轴圆环形RDC以爆轰形式消耗的燃料占比更多。所得研究结果对RDC的结构设计和优化具有一定的指导意义。

关键词：旋转爆轰流场环形燃烧室凹腔热释放速率传播特性

环形燃烧室中凹腔对C;H;/Air旋转爆轰流场影响的数值模拟

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兵工学报 2022年

作者：孟豪龙翁春生武郁文郑权肖强王放白桥栋南京理工大学瞬态物理国家重点实验室

为研究环形燃烧室中凹腔对旋转爆轰流场的影响，通过在开源计算流体动力学软件OpenFOAM框架内求解Navier-Stokes方程，对C;H;/ Air旋转爆轰燃烧室（RDC）进行三维数值模拟研究。保持进气总压为0.6 MPa，分别在总温300 K、600 K和800 K...

为研究环形燃烧室中凹腔对旋转爆轰流场的影响，通过在开源计算流体动力学软件OpenFOAM框架内求解Navier-Stokes方程，对C;H;/ Air旋转爆轰燃烧室（RDC）进行三维数值模拟研究。保持进气总压为0.6 MPa，分别在总温300 K、600 K和800 K条件下对比同轴圆环形和凹腔基环形两种构型RDC的主要流场特征，研究凹腔对旋转爆轰波传播特性的影响，定量分析不同热释放速率下消耗的燃料占比，对比了不同热释放速率下消耗的燃料比例。结果表明：对于凹腔基环形RDC，在凹腔内存在回流区，导致在凹腔上游流速缓慢，但在凹腔收缩段流动明显加速，RDC出口的面平均马赫数大于与之对应的同轴圆环形RDC；受燃料向RDC出口和凹腔内壁方向侧向膨胀的影响，相对于同轴圆环形RDC，爆轰波在凹腔基环形RDC中传播时具有更高的速度亏损；部分新鲜燃料与燃烧产物在凹腔内混合，提高了爆轰波波前反应物的温度；在相同进气条件下，同轴圆环形RDC以爆轰形式消耗的燃料占比更多。所得研究结果对RDC的结构设计和优化具有一定的指导意义。

关键词：

基于大涡模拟方法的三维旋转爆轰流场结构研究

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兵工学报 2022年

作者：雷特武郁文徐高邱彦铭康朝辉翁春生南京理工大学瞬态物理国家重点实验室

为研究环形燃烧室中边界层、黏性、湍流模拟方法对旋转爆轰流场结构的影响，本文采用开源计算流体动力学软件OpenFOAM，以氢气为燃料，空气为氧化剂，基于LES方法、RANS方法、Euler方法，分别结合滑移无滑移边界，对三维旋转爆轰发动机... 详细信息

为研究环形燃烧室中边界层、黏性、湍流模拟方法对旋转爆轰流场结构的影响，本文采用开源计算流体动力学软件OpenFOAM，以氢气为燃料，空气为氧化剂，基于LES方法、RANS方法、Euler方法，分别结合滑移无滑移边界，对三维旋转爆轰发动机模型进行了数值模拟，分析对比不同计算方法下旋转爆轰流场结构。着重讨论了以LES计算方法得到的流场结构。结果表明：当采用滑移边界时，内中外截面的流场温度无太大差异，当采用无滑移边界时，内外壁面温度高于中间截面，边界层会影响近壁区域气体的流动速度，导致内外壁面爆轰波高度低于中间截面，还会影响燃烧产物的流动状态轴向截面上爆轰波波头产生变形。不同湍流计算方法得到的旋转爆轰流场结构存在相似性，黏性是影响旋转爆轰流场结构的主要原因。研究结果对于揭示边界层和黏性对旋转爆轰的影响机制具有重要的科学意义。

关键词：大涡模拟旋转爆轰燃烧室数值模拟流场结构

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比较法在图书馆学研究中的应用

高等教育研究（山西） 1990年第2期 66-68页

作者：武郁文

比较是人类认识世界的重要手段，也是人类最重要的思维过程与方法。它的产生几乎同人类历史一样久远，而且它存在于人类生活的一切领域。但比较作为一种研究方法，则必须是有意识的、主动的，成系统的。比较方法是辩证唯物主义认识论的... 详细信息

比较是人类认识世界的重要手段，也是人类最重要的思维过程与方法。它的产生几乎同人类历史一样久远，而且它存在于人类生活的一切领域。但比较作为一种研究方法，则必须是有意识的、主动的，成系统的。比较方法是辩证唯物主义认识论的一个基本方法。

关键词：比较法图书馆学研究方法国际合作专题比较综合比较

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旋转爆轰燃烧室壁面传热特性数值模拟

推进技术 2023年第10期44卷 140-152页

作者：邱彦铭武郁文康朝辉雷特李群徐高翁春生南京理工大学瞬态物理重点实验室江苏南京210094

为研究旋转爆轰燃烧室的壁面传热特性,对H2/Air旋转爆轰燃烧室进行了三维共轭传热模拟研究。建立了带壁面的燃烧室模型,采用密度基求解非稳态RANS方程,选用标准k-ε湍流模型,利用能量方程和流固界面的Interface边界条件实现壁面耦合传热... 详细信息

为研究旋转爆轰燃烧室的壁面传热特性,对H2/Air旋转爆轰燃烧室进行了三维共轭传热模拟研究。建立了带壁面的燃烧室模型,采用密度基求解非稳态RANS方程,选用标准k-ε湍流模型,利用能量方程和流固界面的Interface边界条件实现壁面耦合传热,研究了旋转爆轰燃烧室非稳态流场及壁面传热特性分布。结果表明,流场中温度升高的原因包括化学反应和流体压缩两种机制。燃烧室头部附近壁面存在环形高温带,壁面温度沿轴向先上升后下降,爆轰波与斜激波交汇处附近温度最高。壁面热流密度则在头部最高,沿轴向逐渐降低。在除头部以外的其他部分,壁面换热系数沿轴向下降,进一步说明了壁面热流密度受燃烧室内部压力的影响。预混条件下,当量比越接近1.0、质量流量越大,燃烧室壁面温度越高且越集中于头部,高热流密度区域的轴向深度越短,极限热流密度越高。

关键词：旋转爆轰燃烧室热环境热流密度换热系数共轭传热模拟

喷管对连续旋转爆轰涡喷组合发动机性能影响的数值研究

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弹道学报 2022年第2期34卷 71-79页

作者：朱双彤翁春生续晗武郁文肖强肖博文南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

采用共轴环包式双燃烧室模型,通过数值模拟探讨了尾喷管结构参数对连续旋转爆轰涡喷组合发动机燃烧室及喷管流场结构和性能的影响。采用40%富氧空气为氧化剂,煤油蒸气为燃料,物理模型由外环内径93 mm、外径113 mm、长度85 mm的环形旋转... 详细信息

采用共轴环包式双燃烧室模型,通过数值模拟探讨了尾喷管结构参数对连续旋转爆轰涡喷组合发动机燃烧室及喷管流场结构和性能的影响。采用40%富氧空气为氧化剂,煤油蒸气为燃料,物理模型由外环内径93 mm、外径113 mm、长度85 mm的环形旋转爆轰燃烧室和内腔直径83 mm、长度85 mm的共轴涡喷中心流道组成,计算域包括带有共用等直喷管、独立等直喷管以及2种不同收缩比的拉法尔喷管的连续旋转爆轰涡喷组合发动机的燃烧室和喷管流场。数值结果表明:旋转爆轰燃烧室在发动机带有不同尾喷管时均能够形成稳定自持传播的爆轰波,不同喷管构型对爆轰燃烧室内的流场结构与参数影响较明显。相比于独立等直喷管,对于爆轰波峰值静压与波速的影响上拉法尔喷管起到有效的提升作用,但收缩比的增加会导致预混气喷注不均匀,影响爆轰波自持传播的稳定性;共用等直喷管则轻微地降低了爆轰波峰值静压与传播速度,提高了预混气喷注区域和波头的高度。在该文所选工况下,较大收缩比的拉法尔喷管能明显地改善喷管出口的状态,对发动机的推力与燃料比冲提升最显著,高达16%。

关键词：连续旋转爆轰波组合发动机喷管流场结构推进性能

侧向膨胀效应下激波与涡轮平面叶栅相互作用机理研究

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推进技术 2024年第8期45卷 66-79页

作者：李想武郁文李群聂嘉仪翁春生南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

爆轰燃烧具有更低的熵增率和更高的热循环效率,利用旋转爆轰燃烧室替代涡轮喷气式发动机的主燃烧室可以进一步提高其工作性能。为研究旋转爆轰波组合发动机内部的工作过程,建立激波管与涡轮平面叶栅耦合计算模型,考虑激波传播方向的影响... 详细信息

爆轰燃烧具有更低的熵增率和更高的热循环效率,利用旋转爆轰燃烧室替代涡轮喷气式发动机的主燃烧室可以进一步提高其工作性能。为研究旋转爆轰波组合发动机内部的工作过程,建立激波管与涡轮平面叶栅耦合计算模型,考虑激波传播方向的影响,分析激波在侧向膨胀效应下与涡轮叶片相互作用机理,并在此基础上进一步开展可视化实验研究。结果表明:在侧向膨胀效应影响下,激波波阵面从竖直形状转变为弯曲形状,波后气流在直角台阶处形成一个三角形的局部超声速区域,随后弯曲激波与涡轮叶片的前缘处、压力面、吸力面和尾缘处相互作用,在叶栅通道内形成复杂的波系结构。静子叶栅和转子叶栅对压力和温度有着不同程度的抑制作用,当弯曲激波相对于叶片垂直时,叶栅的抑制更为明显。对比分析了实验与数值模拟获得的激波系在涡轮平面叶栅通道内的传播及演化过程,发现激波演化的时空特性高度一致,实验与数值模拟结果吻合良好。观测到弯曲激波在叶片尾缘处发生衍射,波阵面面积明显增大且激波传播方向改变,随着激波继续传播,叶片尾缘处伴随着脱落涡产生。

关键词：旋转爆轰燃烧室侧向膨胀效应涡轮平面叶栅弯曲激波纹影观测

推进剂质量流量对三维非预混氢氧旋转爆轰波传播模态的影响

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弹道学报 2023年第3期35卷 78-88,110页

作者：康朝辉翁春生武郁文徐高丁陈伟雷特邱彦铭南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为研究非预混喷注结构下的氢氧旋转爆轰波传播模态,通过采用9组分21步的基元化学反应模型,使用密度基求解器求解三维带化学反应的多组分气体Euler方程,对小孔-环缝喷注结构的氢氧旋转爆轰发动机燃烧室进行了三维数值模拟,探究了推进剂... 详细信息

为研究非预混喷注结构下的氢氧旋转爆轰波传播模态,通过采用9组分21步的基元化学反应模型,使用密度基求解器求解三维带化学反应的多组分气体Euler方程,对小孔-环缝喷注结构的氢氧旋转爆轰发动机燃烧室进行了三维数值模拟,探究了推进剂总质量流量对燃烧室内爆轰波的传播特性及模态转变的影响。结果表明:爆轰波向喉道方向传播的过程中,在燃烧室扩张段会发生弯折并形成反射激波。随着推进剂总质量流量增加,除了会形成单波、双波同向、四波同向等稳定传播模态,还会形成多波对撞等不稳定传播模态,这是由于燃烧室内多次局部再起爆造成的,在该模态下旋转爆轰波的稳定性最低。推进剂流量的增加导致爆轰波数增加,同时爆轰波强度下降使得速度亏损增加。爆轰波数相同时,推进剂流量的增加会导致爆轰波向燃烧室入口倾斜,使爆轰波沿圆周方向上的速度分量减小,同样会引起速度亏损增加。研究结果对于阐明氢氧旋转爆轰波传播机制具有重要的理论意义。

关键词：连续旋转爆轰发动机氢氧推进剂爆轰波传播模态总质量流量三维非预混模拟