进口油气方案影响煤油/空气脉冲爆震发动机性能的研究

摘要

脉冲爆震发动机（PDE）是基于爆震燃烧产生推力的动力装置，具有很大的发展潜力和应用前景。本文基于以煤油为燃料，空气为氧化剂的脉冲爆震发动机为模型，开展了进气温度、当量比、进气量、混气含氧量对爆震波特性的影响的研究，得到如下结果： 设计加工了蒸发管式气动阀进口装置，完成了进口装置的数值模拟计算。 该进口装置一方面可以利用爆震燃烧产生的热量使煤油更好地蒸发，另一方面可以使气态煤油与空气较好掺混。 研究了进气温度对爆震波特性的影响，结果表明，进气温度的提高有利于煤油的蒸发，可以使煤油/空气混合物较好地起爆，有利于提高爆震波的特性参数。当进气温度达到473K 后，进气温度再提高，对爆震波特性参数变化不大。 研究了当量比对爆震波特性的影响，结果表明，由于煤油的蒸发性能较差，实际参与反应的当量比要小于设计当量比，在进气温度为373K 和423K 时，适当提高当量比，有利于提高爆震波特性参数。进气温度为473K 和523K 时，当量比为1.1 时，爆震波特性参数达到最佳，当量比再提高，爆震波特性参数略有下降。 研究了进气量对爆震波特性的影响，结果表明，进气量为0.25kg/s、0.3kg/s时，均可形成爆震波，进气量为0.3kg/s 的爆震波特性参数要优于进气量为0.25kg/s 时。进气量为0.4kg/s 时，无法获得稳定发展的爆震波。 研究了混气含氧量对爆震波特性的影响，结果表明，混气含氧量对能否形成爆震波相当重要，随着混气含氧量的下降，燃烧波压力逐渐下降，当混气含氧量下降到21.3％时，PDE无法连续稳定工作，混气含氧量下降到19％以下时，PDE无法起爆。