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喷管对旋转爆震发动机性能影响的实验

航空动力学报 2016年第10期31卷 2443-2453页

作者：高剑马虎裴晨曦武晓松徐灿南京理工大学机械工程学院南京210094 上海航天技术研究院上海航天动力技术研究所上海201109

为了研究喷管对旋转爆震发动机(RDE)性能的影响,设计了RDE推力测试台,RDE环形燃烧室的内径和外径分别为70mm和80mm,长度为40mm,以氢气和空气分别作为燃料和氧化剂,采用环缝-喷孔对撞式掺混方式,使用高能火花塞点火,并用压电式压力传感... 详细信息

为了研究喷管对旋转爆震发动机(RDE)性能的影响,设计了RDE推力测试台,RDE环形燃烧室的内径和外径分别为70mm和80mm,长度为40mm,以氢气和空气分别作为燃料和氧化剂,采用环缝-喷孔对撞式掺混方式,使用高能火花塞点火,并用压电式压力传感器测量推力,实验研究在燃烧室出口安装收敛喷管、扩张喷管以及拉瓦尔喷管对发动机工作性能的影响.结果表明,入口总质量流量小于0.126kg/s时,在发动机稳定工作的工况范围内,收敛喷管对发动机推进性能的提高最为明显.爆震波的传播速度及RDE的推进性能随着入口质量流量的增大而逐渐提高,而当量比则存在一个最佳值,使爆震波的传播速度及RDE的推力达到最大.基于混合物的比冲最高能够达到95.21s.

关键词：旋转爆震分开喷注喷管推力比冲

喷管对脉冲爆轰发动机爆轰噪声影响的实验研究

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兵工学报 2014年第11期35卷 1799-1804页

作者：许桂阳翁春生李宁南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

喷管不但可以增加脉冲爆轰发动机推力,而且对脉冲爆轰发动机噪声的形成与传播也具有重要作用。为探索脉冲爆轰发动机爆轰噪声形成机理及控制技术,搭建了脉冲爆轰发动机噪声测试实验系统,在不同位置不同角度对3种不同类型喷管的脉冲爆轰... 详细信息

喷管不但可以增加脉冲爆轰发动机推力,而且对脉冲爆轰发动机噪声的形成与传播也具有重要作用。为探索脉冲爆轰发动机爆轰噪声形成机理及控制技术,搭建了脉冲爆轰发动机噪声测试实验系统,在不同位置不同角度对3种不同类型喷管的脉冲爆轰发动机爆轰噪声特性进行了研究。研究结果表明,收敛扩张喷管对于减小脉冲爆轰发动机爆轰噪声幅值作用最为明显,在0°方向3 000 mm处可以达到77.13%的降幅;对于收敛喷管,收敛角度越大指向性越明显,而扩张和收敛扩张喷管的喷管出口面积越大指向性越不明显;喉部直径48 mm的收敛扩张喷管与管口直径280 mm和320 mm的扩张喷管对参考半径影响最为显著,参考半径由1 600 mm减小至800 mm.研究结果对于爆轰噪声机理研究以及脉冲爆轰发动机工程化应用具有重要参考意义。

关键词：兵器科学与技术脉冲爆轰发动机噪声辐射指向性喷管

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喷管角度对脉冲爆震发动机性能影响数值研究

西北工业大学学报 2015年第3期33卷 456-461页

作者：王治武张昆郑龙席卢杰张洋西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为了研究喷管角度对脉冲爆震发动机性能的影响,以丙烷和空气分别为燃料和氧化剂,对采用不同收敛角和扩张角喷管的脉冲爆震发动机工作过程进行了单循环数值模拟。研究结果表明,收敛喷管的收敛角和扩张喷管的扩张角对脉冲爆震发动机性能... 详细信息

为了研究喷管角度对脉冲爆震发动机性能的影响,以丙烷和空气分别为燃料和氧化剂,对采用不同收敛角和扩张角喷管的脉冲爆震发动机工作过程进行了单循环数值模拟。研究结果表明,收敛喷管的收敛角和扩张喷管的扩张角对脉冲爆震发动机性能的影响规律是不同的。收敛喷管出口要比扩张喷管出口更早地形成膨胀波系,扩张喷管出口膨胀得要比收敛喷管出口膨胀得更为充分。对于收敛喷管而言,无论收敛角度如何变化,都会有正的推力增益;对于扩张喷管,当扩张角度超过9°时,就会产生负的推力增益。喷管收敛角为9°时的脉冲爆震发动机性能较好。

关键词：脉冲爆震发动机喷管数值模拟收敛角扩张角

喷管形式和环境压力对PDRE比冲的影响研究

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西北工业大学学报 2013年第3期31卷 440-445页

作者：靳乐范玮王玮陈巍西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

采用数值模拟和实验的方法研究不同喷管形式(收敛型,扩张型和收敛扩张型)和环境压力对火箭式脉冲爆震发动机(PDRE)比冲的影响。数值模拟中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,数值计算结果表明收敛型喷管... 详细信息

采用数值模拟和实验的方法研究不同喷管形式(收敛型,扩张型和收敛扩张型)和环境压力对火箭式脉冲爆震发动机(PDRE)比冲的影响。数值模拟中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,数值计算结果表明收敛型喷管对比冲的增益最大(17.20%),环境压力为0.5 atm时比冲最大。不同喷管形式的实验中利用推力传感器测量得到比冲,结果同样表明收敛喷管的比冲增益最大(18.67%),且数值模拟和实验的结果基本吻合。分别采用理想性能模型和热力循环模型研究环境压力对PDRE比冲的影响。结果表明,在环境压力小于1 atm时,两种模型的分析和数值模拟均呈现不同的结果,因此低压环境下发动机的比冲影响规律有待进一步实验验证。

关键词：脉冲爆震火箭发动机喷管比冲环境压力

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喷管收敛-扩张角对爆震发动机性能影响分析

推进技术 2011年第1期32卷 97-102页

作者：曾昊何立明章雄伟罗俊空军工程大学工程学院陕西西安710038

为了研究喷管收敛-扩张角对爆震发动机性能的影响,以氢气和氧气混合物为例,对不同喷管收敛-扩张角下的爆震发动机工作过程进行了数值模拟,结果表明,不同喷管收敛-扩张角对爆震发动机性能的影响并不相同。增大扩张角,喷管出口面积增大,... 详细信息

为了研究喷管收敛-扩张角对爆震发动机性能的影响,以氢气和氧气混合物为例,对不同喷管收敛-扩张角下的爆震发动机工作过程进行了数值模拟,结果表明,不同喷管收敛-扩张角对爆震发动机性能的影响并不相同。增大扩张角,喷管出口面积增大,推力投影面积增大,排气时间减少,喷管内压力下降较快。收敛角为5°或扩张角为5°时的爆震发动机性能较好。

关键词：脉冲爆震发动机爆震波喷管

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喷管高效膛口制退器对机枪射击性能的影响

振动．测试与诊断 2019年第3期39卷 560-564,671页

作者：咸东鹏廖振强肖俊波宋杰南京工程学院机械工程学院南京211167 南京理工大学机械工程学院南京210094

在半开腔膛口制退器基础上进行改进,提出喷管高效膛口制退器的概念,在半开腔膛口制退器两侧引出可水平向后的拉瓦尔喷管,利用火药燃气通过喷管气流的反推作用达到减后坐效果,通过编程进行内弹道计算。运用刚柔耦合动力学理论,对安装喷... 详细信息

在半开腔膛口制退器基础上进行改进,提出喷管高效膛口制退器的概念,在半开腔膛口制退器两侧引出可水平向后的拉瓦尔喷管,利用火药燃气通过喷管气流的反推作用达到减后坐效果,通过编程进行内弹道计算。运用刚柔耦合动力学理论,对安装喷管高效膛口制退器车载转管机枪系统建立动力学模型,进行动力学仿真计算。计算结果表明,安装喷管高效膛口制退器后,机枪后坐力、后坐位移、膛口角位移和弹丸出膛口时角位移均得到减小,提高了机枪的射击性能。

关键词：兵器科学与技术动力学仿真膛口制退器喷管高效射击性能

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喷管内雾状气液两相流场计算分析

哈尔滨工业大学学报 2010年第9期42卷 1363-1368页

作者：付英杰魏英杰张嘉钟董磊哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

基于双流体模型,考虑两相间动量和热量传递,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟.分析了亚声速及超声速流场特性,重点研究了液滴尺寸及初始含气率对两相流动的影响.计算结果表明:液相速度增长相对缓慢,... 详细信息

基于双流体模型,考虑两相间动量和热量传递,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟.分析了亚声速及超声速流场特性,重点研究了液滴尺寸及初始含气率对两相流动的影响.计算结果表明:液相速度增长相对缓慢,喷管出口处两相速度差异最大;液相出口速度随液滴尺寸减小而增大,气相出口速度随其减小而减小;液相、气相出口速度均随着初始含气率的增大而增大;在超声速流动中,喉部马赫数小于1,喉部面积随初始含气率及液滴尺寸的增大而减小.这将为喷雾发动机性能的研究分析奠定基础.

关键词：雾状流流场分析数值模拟双流体模型热量传递喷管

喷管对水下爆轰气泡形态和压力特征影响的实验研究

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爆炸与冲击 2023年第3期43卷 38-47页

作者：李程黄孝龙李宁刘威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

针对具有不同类型喷管的爆轰管在水下爆轰中形成的燃气射流问题,搭建了爆轰实验平台,研究了单次爆轰过程中尾部喷管对水下气泡形态与压力特征的影响。采用数字粒子图像测速技术对高速摄影机拍摄得到的气泡脉动图片进行流场可视化分析,... 详细信息

针对具有不同类型喷管的爆轰管在水下爆轰中形成的燃气射流问题,搭建了爆轰实验平台,研究了单次爆轰过程中尾部喷管对水下气泡形态与压力特征的影响。采用数字粒子图像测速技术对高速摄影机拍摄得到的气泡脉动图片进行流场可视化分析,得到各喷管工况下的气泡速度场。为了确认爆轰管内是否形成稳定爆轰波,并观察爆轰波在气液两相界面上的透反射特性,爆轰管尾部安装有2个动态压力传感器,同时在距离喷管一定距离处设置一个水下爆炸传感器,以监测水中传播的压力波。结果表明:扩张喷管工况下的气泡脉动过程与直喷管工况基本一致,但扩张喷管提高了燃气射流速度,气泡膨胀体积更大;因为燃气射流的持续性,收敛喷管工况下的气泡脉动过程具有明显差异,气泡膨胀体积较小,但气泡二次脉动时长相较于一次脉动时长衰减更小;扩张喷管提高了气泡脉动强度,扩张喷管工况下的气泡脉动压力与透射冲击波压力远大于直喷管工况下的气泡脉动压力与透射冲击波压力;收敛喷管工况下的气泡脉动压力与透射冲击波压力都较小,但收敛喷管燃气射流的持续性减缓了气泡脉动压力的衰减速度。相比于直喷管,扩张喷管工况下的气泡脉动时间、气泡脉动压力与透射冲击波压力都更大。收敛喷管工况下的气泡脉动持续时间较短,并且收敛喷管对透射冲击波压力和气泡脉动压力均具有明显的抑制作用。

关键词：喷管水下爆轰气泡脉动气泡形态水下压力

喷管结构及位置对天然气发动机燃烧特性的影响

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哈尔滨工程大学学报 2020年第11期41卷 1663-1668,1726页

作者：杨立平桑卫辉宋恩哲王佳琦刘振廷哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对多点喷射天然气发动机喷气与进气协同问题,本文考虑燃气射流与进气道内空气的交互作用以及进气及时性,利用三维数值仿真分析方法,研究喷气射流方向和喷嘴位置对燃气与空气混合及燃烧过程的影响。结果表明:随着天然气射流与空气来流... 详细信息

针对多点喷射天然气发动机喷气与进气协同问题,本文考虑燃气射流与进气道内空气的交互作用以及进气及时性,利用三维数值仿真分析方法,研究喷气射流方向和喷嘴位置对燃气与空气混合及燃烧过程的影响。结果表明:随着天然气射流与空气来流方向夹角的增加,天然气与空气碰撞和混合几率增加,在进气道内和缸内天然气与空气混合更加充分,但在进气道内的燃气残留增加,与0°喷管相比,90°喷管进入气缸内的燃料量减少4.7%,采用45°与60°喷管时,缸压峰值与0°喷管相当,但放热率峰值降低、NO排放减少。随着喷嘴喷气出口位置逐渐接近进气门,进气道内燃气残留减少,与原90°喷管相比,放热率和缸压峰值均增大,峰值相位提前。

关键词：天然气发动机多点喷射喷管喷管位置气体射流方向混合燃烧模拟