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环形通道内预混火焰爆燃向爆震转变实验研究

工程热物理学报 2022年第11期43卷 3110-3116页

作者：盖景春邱华熊姹黄佐华西北工业大学动力与能源学院西安710072 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为理解脉冲爆震曲管燃烧室和旋转爆震燃烧室中的爆燃转爆震过程。本文以乙炔-富氧空气为可爆混合物,基于高速阴影技术,实验研究了不同曲率环道中的火焰加速及爆震转变过程。发现:环道曲率增大会显著缩短火焰加速距离,环道外壁与火焰面... 详细信息

为理解脉冲爆震曲管燃烧室和旋转爆震燃烧室中的爆燃转爆震过程。本文以乙炔-富氧空气为可爆混合物,基于高速阴影技术,实验研究了不同曲率环道中的火焰加速及爆震转变过程。发现:环道曲率增大会显著缩短火焰加速距离,环道外壁与火焰面之间狭长未反应区的自点火和凹面腔的激波聚焦效应是主要的爆震触发机制。前导激波速度在外壁达到1150 m/s即可触发爆震,曲率越大,爆震触发时的火焰传播速度越小。初始的火焰拉伸过程可以促进火焰加速。

关键词：火焰加速爆燃向爆震转变环形通道曲率实验研究

带连续爆震加力燃烧室的涡轮发动机循环及推进性能研究

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推进技术 2022年第7期43卷 299-307页

作者：邱华陈延波熊姹盖景春西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为进一步提升现有涡轮喷气发动机推进性能,可以采用连续爆震加力燃烧室,针对此,本文首先建立考虑了三种耦合热力过程的连续爆震燃烧室热力过程分析模型,通过与传统涡轮发动机性能分析模型相耦合,分析了带连续爆震加力燃烧的涡轮发动机... 详细信息

为进一步提升现有涡轮喷气发动机推进性能,可以采用连续爆震加力燃烧室,针对此,本文首先建立考虑了三种耦合热力过程的连续爆震燃烧室热力过程分析模型,通过与传统涡轮发动机性能分析模型相耦合,分析了带连续爆震加力燃烧的涡轮发动机推进性能及加力燃烧室部件特性。结果表明,由于连续爆震燃烧室具有自增压特性,将其替代传统加力燃烧室可以显著提升加力时涡轮发动机性能;但另一方面,作为加力燃烧室,由于涡轮后气流温度过高,导致连续爆震加力燃烧室增压比的降低,通过对发动机循环参数的选择可以得到改善;同时,连续爆震加力燃烧室部件特性还受到燃烧室进气损失、反应物填充速度及反应物提前燃烧比例的影响。

关键词：涡轮发动机加力燃烧室连续爆震推进性能性能模型

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前置涡轮组合脉冲爆震发动机性能分析

推进技术 2012年第2期33卷 327-332页

作者：邱华熊姹严传俊西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为解决纯脉冲爆震发动机地面启动问题,并提升其低马赫数下的性能优势,提出了一种利用外涵中爆震室头部压力驱动内涵中涡轮转动部件的前置涡轮组合脉冲爆震发动机,建立了相应的性能分析方法,并对其部件特性及整机性能进行了计算研究。结... 详细信息

为解决纯脉冲爆震发动机地面启动问题,并提升其低马赫数下的性能优势,提出了一种利用外涵中爆震室头部压力驱动内涵中涡轮转动部件的前置涡轮组合脉冲爆震发动机,建立了相应的性能分析方法,并对其部件特性及整机性能进行了计算研究。结果表明,近似稳态的涡轮总温总压进口条件可以在该组合发动机中实现,同时随着爆震室头部侧向开孔面积与爆震室面积之比(即驱动面积比)增大,流入发动机内涵驱动涡轮的气体流量增大,而涡轮前总温、总压及涡轮落压比减小,组合发动机整机推进性能增大;通过改变驱动面积比的大小,可以获得不同的压气机增压比以适于不同的飞行马赫数,进而实现发动机宽广的工作范围。

关键词：脉冲爆震发动机涡轮组合内外涵性能

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稀释氩气对分叉管内爆震波绕射的影响

推进技术 2014年第11期35卷 1566-1576页

作者：卢秦尉熊姹范玮西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为了研究稀释气体Ar的浓度对爆震波从直管往分叉管绕射传播和对直管中爆震波传播的影响,采用三阶TVD迎风格式和Strang-splitting算子分裂法,对H2/O2/Ar混合物爆震燃烧进行了二维数值计算。计算结果表明:在298K,6670Pa初始条件下,四种组... 详细信息

为了研究稀释气体Ar的浓度对爆震波从直管往分叉管绕射传播和对直管中爆震波传播的影响,采用三阶TVD迎风格式和Strang-splitting算子分裂法,对H2/O2/Ar混合物爆震燃烧进行了二维数值计算。计算结果表明:在298K,6670Pa初始条件下,四种组分比条件下,主爆震管下游由于分叉管绕射稀疏波的影响,都会产生不同程度的解耦,但是通过壁面马赫反射后,都能恢复平面爆震;在H2/O2/Ar体积比为2:1:7时,爆震波绕射进入分叉管后,爆震波解耦成爆燃火焰波;体积比为2:1:0,2:1:1和2:1:4条件下,水平爆震管中的爆震波,绕射进入垂直分叉管后,通过不同次数壁面马赫反射,能够二次起爆,解耦的爆震波恢复成为平面自持爆震波。

关键词：爆震分叉管绕射二次起爆氩气

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脉冲爆震火箭发动机引射模态的起爆实验研究

推进技术 2013年第8期34卷 1147-1152页

作者：王永佳范玮高瞻熊姹西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为实现脉冲爆震火箭发动机(PDRE)引射模态下主爆震室的起爆,采用航空煤油和氧气作为推进剂,设计了PDRE引射模态的模型机,采用压电传感器测量主爆震室中爆震波的压力和速度。在主爆震室中成功实现了5～8Hz稳定连续的爆震,爆震波的峰值压... 详细信息

为实现脉冲爆震火箭发动机(PDRE)引射模态下主爆震室的起爆,采用航空煤油和氧气作为推进剂,设计了PDRE引射模态的模型机,采用压电传感器测量主爆震室中爆震波的压力和速度。在主爆震室中成功实现了5～8Hz稳定连续的爆震,爆震波的峰值压力能够达到3MPa,爆震波以1600～2000m/s左右的速度在主爆震室中传播。实验结果表明:PDRE引射模态下主爆震室的DDT距离,远低于常规高能电喷起爆下的两相PDRE的DDT距离;高频PDRE引射模态下主爆震室的起爆难度加大;加长主爆震室、末端增加收敛段可以提高引射模态的爆震性能。

关键词：脉冲爆震火箭发动机引射模态主爆震室实验研究峰值压力

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间接起爆对脉冲爆震发动机热效率影响

航空动力学报 2016年第8期31卷 1860-1865页

作者：邱华王玮熊姹西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国华能集团西安热工研究院有限公司西安710032

建立了基于整个燃烧室内经历不同燃烧方式下所有工质来评估脉冲爆发动机平均循环热效率的方法,通过二维数值方法对两种采用不同数目障碍物的爆震管模型的起爆特性及循环热效率进行了研究,并分析了燃烧波传播的距离与DDT距离之比(定义为... 详细信息

建立了基于整个燃烧室内经历不同燃烧方式下所有工质来评估脉冲爆发动机平均循环热效率的方法,通过二维数值方法对两种采用不同数目障碍物的爆震管模型的起爆特性及循环热效率进行了研究,并分析了燃烧波传播的距离与DDT距离之比(定义为ξ)对模型热效率的影响.结果表明:1间接起爆方式及不同DDT强化装置都会影响系统的循环热效率;2就计算模型,当ξ接近1时,其系统平均循环热效率仅为理想爆震循环热效率的60%左右;3随着ξ的增加,间接起爆方式的影响迅速减弱;4当ξ为1.5时,系统平均循环热效率可达爆震燃烧热效率的93%.

关键词：脉冲爆震发动机间接起爆爆燃向爆震转变循环热效率爆震室

脉冲爆震发动机孔板型气动阀工作特性实验研究

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实验流体力学 2010年第2期24卷 39-45页

作者：邱华严传俊熊姹西北工业大学能源与动力学院西安710072

采用流动显示和压力测量两种手段对应用于脉冲爆震发动机的三种不同阻塞比孔板型气动阀进行了试验研究。研究结果表明,在不存在燃烧的流场里,孔板型气动阀具有较强的阻隔压力波动的能力;然而对于采用自适应供油的脉冲爆震发动机,发动机... 详细信息

采用流动显示和压力测量两种手段对应用于脉冲爆震发动机的三种不同阻塞比孔板型气动阀进行了试验研究。研究结果表明,在不存在燃烧的流场里,孔板型气动阀具有较强的阻隔压力波动的能力;然而对于采用自适应供油的脉冲爆震发动机,发动机点火后,由于压差,燃油液雾必然向上游流动,孔板型气动阀将处于可燃混合物中,较强的燃烧火焰穿越孔板时,孔板将担当起射流点火的作用,从而加速火焰的传播,最终破坏孔板阻隔压力回传的作用;增大孔板阻塞比可以减少燃油液雾的反流量,这有助于爆震室对进气系统的影响。

关键词：脉冲爆震发动机气动阀孔板流动显示

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脉冲爆震发动机无阀工作对供给系统影响研究

航空动力学报 2010年第5期25卷 987-992页

作者：邱华严传俊熊姹西北工业大学动力与能源学院西安710072

通过测量无阀脉冲爆震发动机非定常工作对供气供油系统影响的压力数据,对建立的燃油和空气管路数值仿真模型进行了验证,基于建立的模型研究了供给系统的流量特性.研究结果表明,供油供气系统受同一爆震管头部压力作用带来的影响是不同的... 详细信息

通过测量无阀脉冲爆震发动机非定常工作对供气供油系统影响的压力数据,对建立的燃油和空气管路数值仿真模型进行了验证,基于建立的模型研究了供给系统的流量特性.研究结果表明,供油供气系统受同一爆震管头部压力作用带来的影响是不同的,这进一步导致供给系统气动开启初始充填的非定常特性,对于给定的供给系统,这种非定常特性的持续时间是固定的,当发动机工作频率增大时,其占单个周期的比重越来越大,最终导致脉冲爆震发动机的不稳定工作.

关键词：无阀脉冲爆震发动机供给系统试验研究数值仿真匹配特性

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带喷管脉冲爆震发动机单循环性能分析模型

航空动力学报 2005年第5期20卷 818-821页

作者：邱华严传俊熊姹西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

利用特征线理论下爆震波传播过程的解析解形式,采用爆震室内气体状态均一化处理方法,将爆震波到达爆震室出口或隔离气体接触面(部分充填下)以后通过收敛扩张喷管的排气过程简化为固定容积排气的零维模型,在此基础上得到了相应的性能计... 详细信息

利用特征线理论下爆震波传播过程的解析解形式,采用爆震室内气体状态均一化处理方法,将爆震波到达爆震室出口或隔离气体接触面(部分充填下)以后通过收敛扩张喷管的排气过程简化为固定容积排气的零维模型,在此基础上得到了相应的性能计算模型。通过与试验数据的对比表明,模型可以有效评估喷管结构尺寸对发动机性能的影响趋势,通过引入一定的拟合形式,可以计算同一发动机结构下不同状态时的性能。

关键词：航空、航天推进系统脉冲爆震发动机喷管部分充填性能模型