脉冲爆震发动机新型起爆技术研究

摘要

起爆技术是脉冲爆震发动机的主要关键技术之一，为了实现脉冲爆震发动机的低阻和短距离内稳定起爆，本文采用数值模拟和试验相结合的方法，在单管和多管PDE中进行了三种新型起爆技术的研究，获得了大量的研究成果，具体如下： 1、组合型起爆装置研究 （1）分析了三种不同结构组合型起爆装置的工作原理和流动特性，三种装置的V型掺混器可以很好的起到混气掺混的作用，并且空心管上小孔的喷射可以起到增强气流紊流强度和增加点火源的作用，装置出口处形成的速度差增加了出口的紊流强度。 （2）采用气动阀进气方式，以汽油为燃料、空气为氧化剂，在内径114mm，长1130mm的爆震管内对三种不同结构组合型起爆装置进行了大量的试验，获得了稳定传播的爆震波，实现工作频率40Hz稳定工作。获得了汽油/空气脉冲爆震发动机爆震波特性，主要包括爆震室内火焰传播速度、爆燃向爆震转变距离和爆震波压力特性等。 2、分枝管起爆技术研究 （1）采用Chemkin详细化学反应模型，利用直接起爆的方式对三种不同结构的分枝管模型进行数值模拟，结果表明三种结构的分枝管都能有效地实现爆震波点火，但是总压管的形式会影响分枝管进口处的壁面附近产生高压区，有利于第一根爆震管内产生的高温燃气进入分枝管和促进分枝管内爆震波的形成。 （2）采用共用进气道，气动阀进气方式，用内径32mm，长1000mm的分枝管将两根内径62mm，长1259mm的爆震管首尾相连，以汽油为燃料、空气为氧化剂成功实现了发动机在20~33Hz的成功起爆并协调工作。通过离子探针记录的数据计算出发动机在不同频率下的火焰传播速度，发现发动机在20~33Hz之间工作时，两爆震管中火焰传播速度随着工作频率的提高而升高，在相同频率下，爆震管2中的火焰传播速度高于爆震管1。 3、近壁空间环形激波聚焦起爆技术研究 （1）采用Chemkin详细化学反应模型，研究了平板型封闭端和半圆型封闭端对激波聚焦的影响，结果表明，使用半圆型封闭端主爆震室中激波聚焦的位置比使用平板封闭端的模型提前，证明半圆型封闭端比平板型封闭端能更好的促进激波的聚焦。 （2）建立单爆震试验平台，在内径89mm、外径114mm，长400mm的环形空间内，以氢气为燃料，空气为氧化剂，进行了大量爆震试验研究，获得了近壁空间间接起爆技术以及不同型面封闭端和不同头部距离对激波聚焦的影响规律。 （3）采用气动阀进气方式，以空气为氧化剂，汽油为燃料，对使用近壁空间的发动机进行了多循环爆震试验研究，试验中对主爆震管内的扰流片间距和数目进行调整，间距和数目分别为125mm、7片和54mm、8片。发现虽然发动机可以在20Hz和25Hz的频率下连续工作，但是没有产生爆震波，在33Hz的工作频率下出现掉频现象。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：注释表

声明

第一章 绪论

第二章 组合型起爆装置的研究

第三章 分枝管起爆技术研究

第四章 近壁空间环形激波聚焦起爆技术研究

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文