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两级脉冲爆震发动机防止压力和温度反传研究

空军工程大学学报（自然科学版） 2018年第4期19卷 8-13页

作者：刘圣平赵坤曾昊何立明王延峰空军工程大学航空工程学院 95896部队

为解决两级脉冲爆震发动机中压力和温度反传的问题,提出了2种不同结构形式的射流喷管:倒板结构射流喷管和倒台结构射流喷管。以H_2/O_2/N_2混合气为介质,对不同倒板或倒台层数情况下激波聚焦起爆爆震过程进行了数值模拟,并揭示其影响规... 详细信息

为解决两级脉冲爆震发动机中压力和温度反传的问题,提出了2种不同结构形式的射流喷管:倒板结构射流喷管和倒台结构射流喷管。以H_2/O_2/N_2混合气为介质,对不同倒板或倒台层数情况下激波聚焦起爆爆震过程进行了数值模拟,并揭示其影响规律。结果表明:倒板层数为3层、4层时成功起爆爆震,倒台层数为3层、4层、5层时成功起爆爆震;倒板或倒台层数为4层时激波聚焦起爆效果最好,且在降低反传压力和温度方面效果相对较好;实际上倒板或倒台对防止压力和温度反传的作用较为有限。

关键词：两级脉冲爆震发动机激波聚焦爆震波压力及温度反传倒板倒台

补油距离和燃油配比对两级脉冲爆震发动机预燃裂解的影响

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推进技术 2017年第5期38卷 1073-1083页

作者：朱晓彬陈鑫张锋谭胜何立明空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038 先进航空发动机协同创新中心北京100191 西安航天动力研究所陕西西安710000

两级脉冲爆震发动机中,预燃室内煤油预燃裂解的效果对共振腔内起爆效果和可靠性有重要影响。基于稳态扩散火焰面模型,对预燃室中煤油预燃裂解的效果进行了数值仿真,讨论了补油距离d和燃油配比R对预燃裂解效果的影响,以期为进一步的预燃... 详细信息

两级脉冲爆震发动机中,预燃室内煤油预燃裂解的效果对共振腔内起爆效果和可靠性有重要影响。基于稳态扩散火焰面模型,对预燃室中煤油预燃裂解的效果进行了数值仿真,讨论了补油距离d和燃油配比R对预燃裂解效果的影响,以期为进一步的预燃室设计和实验研究提供参考。计算结果表明:补油距离d主要通过影响反应物的驻留时间来影响反应产物的生成,d越大,第二级喷油位置距离预燃室出口越近,驻留时间越短,各主要活性组分产量越低;燃油配比R则同时影响预燃室内的温度和反应物的驻留时间,R越大,各主要活性组分含量越低;温度过高时不利于较稳定的活性组分产生。由此建议补油喷嘴应尽量远离预燃室出口,最佳燃油配比为3~5。

关键词：两级脉冲爆震发动机预燃裂解补油距离燃油配比

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两级脉冲爆震发动机研究现状

飞航导弹 2008年第6期 54-57页

作者：王光宇王栋中国兵器装备研究院北京航空航天大学

为了提高脉冲爆震发动机的工作频率,两级脉冲爆震发动机模型被提出。该新型发动机点火原理采用激波谐振聚焦点火方式,具有很高的点火及工作频率,许多专家学者对此进行了实验研究和数值模拟,但由于谐振腔内的物理过程非常复杂,到目前为... 详细信息

为了提高脉冲爆震发动机的工作频率,两级脉冲爆震发动机模型被提出。该新型发动机点火原理采用激波谐振聚焦点火方式,具有很高的点火及工作频率,许多专家学者对此进行了实验研究和数值模拟,但由于谐振腔内的物理过程非常复杂,到目前为止没有一套可靠的理论,有待于进一步研究。

关键词：两级脉冲爆震发动机实验研究数值模拟

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两级脉冲爆震发动机数值模拟

两级脉冲爆震发动机数值模拟

作者：邱彦杰南京理工大学

学位级别：硕士

脉冲爆震发动机（PDE,Pulse Detonation Engine）是一种基于爆震燃烧的新概念推进系统,被广泛认为是21世纪最有发展意义的革命性航空航天动力装置之一。有效点火是脉冲爆震发动机的关键技术之一。两级脉冲爆震发动机的起爆基于激波在谐... 详细信息

脉冲爆震发动机（PDE,Pulse Detonation Engine）是一种基于爆震燃烧的新概念推进系统,被广泛认为是21世纪最有发展意义的革命性航空航天动力装置之一。有效点火是脉冲爆震发动机的关键技术之一。两级脉冲爆震发动机的起爆基于激波在谐振腔内形成高温高压区域,进而起爆混合气体。本文采用数值模拟手段,对该类型发动机谐振腔流场进行了研究,数值计算方法采用耦合显式算法,化学反应模型采用单步氢气/空气化学反应。本文主要包括三部分：第一部分,模拟了无燃烧反应的情况下采用椭球型、抛物型、锥型、直管型四种不同结构谐振腔的流场发展过程,并在此基础上研究了腔深对于谐振腔内先后形成的两次高温高压区域内温度、压力的影响。研究发现抛物型和椭球型均存在最佳腔深,而锥型和直管型在顶点附近形成的高温高压区域内的参数则随腔深呈线性变化。第二部分,在谐振腔预填充燃料的基础上,通过数值模拟研究了不同入射温度和入射压力对于轴线起爆的影响。在此基础上选取合适的入口参数,成功实现了轴线起爆,并在流场发展过程中捕捉到再次聚焦现象。进一步研究发现当射流压力低于某一临界值时,则只能在顶点处起爆。第三部分,通过加装扩张段和将射流和燃料供给分离的方法实现了两级脉冲爆震发动机的多循环工作过程,发动机在一个循环后达到稳定,爆震频率达到1.9KHz。

关键词：两级脉冲爆震发动机激波爆震起爆谐振腔射流参数多循环爆震频率

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导流角对激波聚焦起爆爆震的影响

航空动力学报 2017年第9期32卷 2118-2124页

作者：赵坤曾昊何立明刘圣平付春光空军工程大学航空航天工程学院西安710038

为研究两级脉冲爆震发动机环形射流入口导流角对激波聚焦起爆爆震的影响,以H_2/O_2/N_2混合气为介质,对不同导流角下激波聚焦起爆爆震的过程进行了数值模拟,并开展导流角对激波聚焦起爆爆震影响的冷态实验,共同揭示其影响规律。结果表明... 详细信息

为研究两级脉冲爆震发动机环形射流入口导流角对激波聚焦起爆爆震的影响,以H_2/O_2/N_2混合气为介质,对不同导流角下激波聚焦起爆爆震的过程进行了数值模拟,并开展导流角对激波聚焦起爆爆震影响的冷态实验,共同揭示其影响规律。结果表明:导流角越大,射流碰撞压力和温度越高,碰撞时间提前,更容易起爆爆震,但激波聚焦时间在导流角大于11°时基本不变;导流角越大,凹面腔内气流振荡频率越大,凹面腔底部的动压幅值越小。

关键词：两级脉冲爆震发动机激波聚焦爆震波导流角冷态实验

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凹面腔内的激波会聚冷态实验

航空动力学报 2012年第12期27卷 2655-2659页

作者：曾昊何立明荣康张强空军工程大学工程学院西安710038 空军西安飞行学院理训系陕西户县730000

为研究两级脉冲爆震发动机中激波聚焦起爆技术,研制了激波会聚起爆原理样机,建立了整套实验系统.利用三维激波会聚起爆原理样机,开展了导流角度、气流出口面积、尾喷管扩张角、凹面腔与射流入口间距离等对凹面腔内气动振荡频率和压力影... 详细信息

为研究两级脉冲爆震发动机中激波聚焦起爆技术,研制了激波会聚起爆原理样机,建立了整套实验系统.利用三维激波会聚起爆原理样机,开展了导流角度、气流出口面积、尾喷管扩张角、凹面腔与射流入口间距离等对凹面腔内气动振荡频率和压力影响的冷态实验研究.结果表明:导流角增大,气动振荡频率增大;气流出口面积减小,气动振荡频率增大,凹面腔底部动态压力脉动幅值增大;喷管扩张角度增大,气动振荡频率数目增多;随着凹面腔与环形射流入口间的距离L增长,气动振荡频率降低,凹面腔底部动态压力脉动幅值降低.

关键词：两级脉冲爆震发动机爆震波起爆激波会聚激波

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凹面腔尺寸和曲率对激波会聚起爆的影响分析

空气动力学学报 2013年第1期31卷 82-87,93页

作者：曾昊何立明苏建勇空军工程大学工程学院陕西西安710038 空军西安飞行学院陕西西安710306 空军飞行试验训练基地河北沧州061000

为了研究凹面腔构型对环形射流聚心碰撞产生激波会聚起爆爆震的影响及作用规律,本文以氢气和空气混合物为例,对不同尺寸和曲率的凹面腔内激波会聚起爆爆震过程进行了数值模拟,结果表明,在凹面腔尺寸的选择上,要同时考虑射流强度和凹面... 详细信息

为了研究凹面腔构型对环形射流聚心碰撞产生激波会聚起爆爆震的影响及作用规律,本文以氢气和空气混合物为例,对不同尺寸和曲率的凹面腔内激波会聚起爆爆震过程进行了数值模拟,结果表明,在凹面腔尺寸的选择上,要同时考虑射流强度和凹面腔空间对入射激波造成的衰减作用,平衡两者,从而选择出合适的凹面腔。凹面腔曲率既不能太大,也不能太小。本文算例中,直径为74mm,开口直径为70mm的部分球形凹面腔起爆性能最优。

关键词：两级脉冲爆震发动机爆震波激波

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凹面腔内二维激波会聚特性研究

空气动力学学报 2013年第3期31卷 316-320页

作者：曾昊陈鑫何立明吴春华空军工程大学陕西西安710038 空军西安飞行学院陕西西安730000

为了研究凹面腔内二维激波会聚的特性,设计、建立了二维激波会聚冷态实验系统,进行了二维激波会聚冷态实验,结果表明:当射流入口宽度增大时,相同射流入射压力下,喷入凹面腔内的射流强度增大,导致凹面腔内的激波会聚强度增强,从而压力脉... 详细信息

为了研究凹面腔内二维激波会聚的特性,设计、建立了二维激波会聚冷态实验系统,进行了二维激波会聚冷态实验,结果表明:当射流入口宽度增大时,相同射流入射压力下,喷入凹面腔内的射流强度增大,导致凹面腔内的激波会聚强度增强,从而压力脉动幅值增大,频率也随之增大。数值模拟了二维冷态激波会聚过程,从模拟结果中的压力和频率上看,模拟结果与实验结果基本上是吻合的。

关键词：两级脉冲爆震发动机爆震波激波会聚激波

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当量比和射流压力对激波聚焦起爆性能的影响

热科学与技术 2016年第6期15卷 456-461页

作者：陈鑫谭胜何立明荣康朱晓彬郭鹏空军工程大学航空航天工程学院先进航空发动机协同创新中心 95437部队

为研究当量比和射流压力对激波聚焦起爆性能的影响，以氢气和空气作为工质，在不同当量比和射流压力下对凹面腔中激波聚焦起爆爆震波的过程进行了数值模拟。结果表明，在产生稳定爆震的当量比范围内，激波聚焦的起爆性能随当量比的增大... 详细信息

为研究当量比和射流压力对激波聚焦起爆性能的影响，以氢气和空气作为工质，在不同当量比和射流压力下对凹面腔中激波聚焦起爆爆震波的过程进行了数值模拟。结果表明，在产生稳定爆震的当量比范围内，激波聚焦的起爆性能随当量比的增大先提高，后降低，在当量比1．1时取得最佳值。射流压力的增大能提高激波聚焦的起爆性能，但提高程度呈下降趋势；它同时有助于扩大产生稳定爆震的当量比范围，计算表明在入口射流压力1．350、0．950、0．550MPa条件下产生稳定爆震的当量比分别为0．4～5．2、0．5～4．7、0．5～3．9。

关键词：两级脉冲爆震发动机当量比激波聚焦射流压力