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二维守恒元和求解元方法在两相爆轰流场计算中的应用

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燃烧科学与技术 2010年第1期16卷 85-91页

作者：马丹花翁春生南京理工大学动力工程学院南京210094 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

应用二维守恒元和求解元方法数值模拟脉冲爆轰发动机内汽油/空气两相燃烧转爆轰的过程.分析了爆轰波从开始产生到形成稳定的全过程.研究了点火能量对燃烧转爆轰过程的影响:点火能量越小,DDT时间越长;若点火能量过小就不能形成DDT.同时... 详细信息

应用二维守恒元和求解元方法数值模拟脉冲爆轰发动机内汽油/空气两相燃烧转爆轰的过程.分析了爆轰波从开始产生到形成稳定的全过程.研究了点火能量对燃烧转爆轰过程的影响:点火能量越小,DDT时间越长;若点火能量过小就不能形成DDT.同时研究了液滴半径对爆轰参数的影响:液滴半径增大,爆轰波压力和速度随之减小,DDT时间增加;液滴半径过大,则爆轰波不能形成.爆轰波压力计算值与实验值两者趋势符合得较好.

关键词：脉冲爆轰发动机守恒元和求解元方法两相爆轰数值计算

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发动机爆震室气液两相爆轰性质

上海大学学报（自然科学版） 2018年第3期24卷 402-411页

作者：王晨辰翁培奋丁珏李家骅陈永杰上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

利用爆轰波产生周期性冲量是脉冲爆震发动机推进系统的关键.建立非定常两相爆轰的Eulerian-Lagrangian模型,以正庚烷液体燃料为例,采取高分辨率的MUSCL(monotonic upwind scheme for conservation law)格式,针对发动机爆震室气液两相爆... 详细信息

利用爆轰波产生周期性冲量是脉冲爆震发动机推进系统的关键.建立非定常两相爆轰的Eulerian-Lagrangian模型,以正庚烷液体燃料为例,采取高分辨率的MUSCL(monotonic upwind scheme for conservation law)格式,针对发动机爆震室气液两相爆轰的热力、动力学性质展开数值研究,计算所得的爆轰波压力与实验结果较为一致,且基于较小粒径的燃料液滴(25μm),计算爆轰波C-J(Chapman-Jouguet)状态对应的爆轰参数与理论值接近,验证了建立的模型和研究方法是正确的.同时,讨论爆轰管内燃料液滴粒径对爆轰波参数的影响.结果显示,在均匀预混时,液滴破碎蒸发域宽度仅与燃料初始粒径有关.随着燃料初始粒径的增大,液滴破碎蒸发域宽度增加,且两者存在线性关系.同时,当燃料初始粒径从25μm增大至100μm,爆轰波反应区宽度增大了240%,而爆轰的压力峰值从7.08 MPa降低至5.14 MPa.

关键词：两相爆轰爆轰反应区燃料液滴的粒径欧拉–拉格朗日模型

等离子体点火对PDE一维两相爆轰影响的数值计算

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火炮发射与控制学报 2009年第2期30卷 77-80页

作者：彭振翁春生南京理工大学动力工程学院江苏南京210094 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

建立了PDE管内利用等离子体射流点火过程的一维两相流体动力学数学模型,并用CE/SE方法对管内两相爆轰过程进行了数值模拟。分析讨论了等离子体射流点火不同射流时间及点火能量对于爆轰波形成的影响。结果表明:与常规火花点火相比,等离... 详细信息

建立了PDE管内利用等离子体射流点火过程的一维两相流体动力学数学模型,并用CE/SE方法对管内两相爆轰过程进行了数值模拟。分析讨论了等离子体射流点火不同射流时间及点火能量对于爆轰波形成的影响。结果表明:与常规火花点火相比,等离子体射流点火可以缩短DDT时间约35%,缩短DDT距离约30%;在能够形成爆轰的情况下,等离子体点火能量和点火时间的增加对DDT距离影响很小。计算结果对提高脉冲爆轰发动机的运行频率具有重要的参考价值。

关键词：流体力学等离子体点火脉冲爆轰发动机两相爆轰

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考虑液滴尺寸分布气液两相爆轰流场数值仿真

计算机仿真 2011年第2期28卷 402-406页

作者：马丹花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

研究脉冲爆轰发动机喷射装置模型问题,针对两相爆轰流场中燃料液滴半径实际上分布的不均匀性,为了建立更符合实际的模型,提出了多尺寸分布的两相爆轰方程。应用二维守恒元和求解元方法(CE/SE方法)对其进行数值仿真,得到了液滴初始半径... 详细信息

研究脉冲爆轰发动机喷射装置模型问题,针对两相爆轰流场中燃料液滴半径实际上分布的不均匀性,为了建立更符合实际的模型,提出了多尺寸分布的两相爆轰方程。应用二维守恒元和求解元方法(CE/SE方法)对其进行数值仿真,得到了液滴初始半径分布对管内流场的影响。液滴初始半径分组时爆轰波速度介于不分组时最小液滴半径和最大液滴半径的计算值之间;分析了液滴初始半径不同分组时,液滴平均半径越小,爆轰波最大压力和爆轰波出口速度越大。仿真结果证明用CE/SE方法可有效捕获两相爆轰波间断能力。研究成果为脉冲爆轰发动机喷射雾化装置设计提供设计依据。

关键词：脉冲爆轰发动机数值仿真液滴分布求解元和守恒元方法两相爆轰燃烧

一维CE/SE方法在气液两相爆轰计算中的应用

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南京师范大学学报（工程技术版） 2008年第3期8卷 25-29页

作者：马丹花翁春生南京理工大学动力工程学院江苏南京210094 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

应用CE/SE方法对气液两相爆轰进行数值求解,研究了爆轰波在管内的传播过程.对刚性源相,采用四阶龙格库塔法对其求解.分析了液滴半径大小对爆轰波峰值压力的影响,液滴半径增大,爆轰压力减小,形成稳定爆轰波的距离增加;且液滴半径过大不... 详细信息

应用CE/SE方法对气液两相爆轰进行数值求解,研究了爆轰波在管内的传播过程.对刚性源相,采用四阶龙格库塔法对其求解.分析了液滴半径大小对爆轰波峰值压力的影响,液滴半径增大,爆轰压力减小,形成稳定爆轰波的距离增加;且液滴半径过大不能形成稳定的爆轰波.

关键词：脉冲爆轰发动机 CE/SE方法两相爆轰数值计算

液滴状态对气液两相爆轰过程影响的数值模拟研究

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液滴状态对气液两相爆轰过程影响的数值模拟研究

尾喷管构型对多循环两相脉冲爆轰发动机流场及性能影响

第十届全国冲击动力学学术会议

作者：王仲琦林海燕刘庆明李建平白春华北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

燃料液滴散布在空气或者氧气中,形成气体与燃料液滴的两相混合物,这种混合介质经过点火会形成爆轰。六十年代以来,国内外对于气体—燃料液滴两相系统爆轰进行了大量实验和理论研究。随着计算流体力学的发展,两相流体力学数值模拟方法被... 详细信息

燃料液滴散布在空气或者氧气中,形成气体与燃料液滴的两相混合物,这种混合介质经过点火会形成爆轰。六十年代以来,国内外对于气体—燃料液滴两相系统爆轰进行了大量实验和理论研究。随着计算流体力学的发展,两相流体力学数值模拟方法被逐渐用于气体—燃料液滴两相系统的研究,形成为一种重要手段。气体—燃料液滴系统中爆轰的点火和增长过程是含有化学反应的非均匀多相流体力学过程,它

关键词：两相爆轰液滴半径数值模拟液滴剥离雾化蒸发效应

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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航空动力学报 2013年第10期28卷 2256-2266页

作者：王研艳翁春生南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

为了研究尾喷管构型对多循环工况下非定常气液两相脉冲爆轰发动机推进性能的影响,运用适应能力强的非结构网格CE/SE(时空守恒元和求解元)方法数值研究了带尾喷管脉冲爆轰发动机的内外流场.结果表明:尾喷管对脉冲爆轰发动机性能的影响在... 详细信息

为了研究尾喷管构型对多循环工况下非定常气液两相脉冲爆轰发动机推进性能的影响,运用适应能力强的非结构网格CE/SE(时空守恒元和求解元)方法数值研究了带尾喷管脉冲爆轰发动机的内外流场.结果表明:尾喷管对脉冲爆轰发动机性能的影响在单次循环和多循环工况下有显著差异;当燃料填充率为1、环境压力为0.1MPa时,完成一个周期各种构型尾喷管产生的平均推力由大到小依次为拉伐尔喷管、塞式收敛扩张喷管、收敛喷管、无喷管、直喷管;研究中塞式收敛扩张喷管可以提供最大的冲量和燃料比冲,但完成单个循环的周期最长.

关键词：两相爆轰多循环 CE SE方法非结构网格塞式收敛扩张喷管推进性能

三角形网格CE/SE方法在带锥形尾喷管两相脉冲爆轰发动机流场计算中的应用

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空气动力学学报 2013年第5期31卷 662-669页

作者：王研艳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

推导了带源项的三角形网格求解元守恒元数值方法的计算格式,应用该方法模拟了带锥形扩张尾喷管的气液两相脉冲爆轰发动机的内外流场。分析了锥形尾喷管内不同填充状况对脉冲爆轰发动机的内外流场和推进性能的影响。计算结果表明该三角... 详细信息

推导了带源项的三角形网格求解元守恒元数值方法的计算格式,应用该方法模拟了带锥形扩张尾喷管的气液两相脉冲爆轰发动机的内外流场。分析了锥形尾喷管内不同填充状况对脉冲爆轰发动机的内外流场和推进性能的影响。计算结果表明该三角形网格CE/SE方法可以有效捕捉到直管和变截面管中的爆轰波、激波等强间断,很好地刻画了PDE内外流场的细节。锥形尾喷管中不填充燃料时,尾喷管中的流场复杂,压力峰值大幅下降,马赫数峰值增大,此时发动机对燃料的利用率更高;而将锥形尾喷管和爆轰管作为整体全部填充燃料时,锥形管中流场简单,压力峰值比直管中略有下降,此时发动机得到更大的瞬时推力和冲量,总体推进性能提高。

关键词： CE SE方法三角形网格两相爆轰燃料填充率锥形尾喷管

雾化混合对气液两相脉冲爆轰发动机工作过程的影响

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南京理工大学学报 2013年第5期37卷 692-698页

作者：蒋弢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

为了研究雾化混合对脉冲爆轰发动机工作性能的影响,建立了气液两相爆轰欧拉-拉格朗日模型,气相采用时空守恒元与求解元方法求解,液相采用四阶龙格库塔法求解。计算结果表明,雾化后液滴的索泰尔平均半径小于某临界值时,可形成稳定的爆轰... 详细信息

为了研究雾化混合对脉冲爆轰发动机工作性能的影响,建立了气液两相爆轰欧拉-拉格朗日模型,气相采用时空守恒元与求解元方法求解,液相采用四阶龙格库塔法求解。计算结果表明,雾化后液滴的索泰尔平均半径小于某临界值时,可形成稳定的爆轰波。加快填充速度时,轴向进气比径向进气更有利于液滴雾化和两相混合,且点火起爆距离和时间缩短。

关键词：脉冲爆轰发动机欧拉-拉格朗日模型时空守恒元与求解元方法两相爆轰雾化混合