截面突扩对脉冲爆轰发动机爆轰过程影响的研究

摘要

脉冲爆轰发动机(Pulsed Detonation Engine，简称PDE)作为21世纪新型推进动力装置之一，相比于传统发动机具有燃烧效率高、比重大、结构简单等突出优势，而化PDE结构优与推力的提升仍是当前工程应用中亟需解决的问题。
　　本文对爆轰管截面突扩的脉冲爆轰发动机进行了理论与实验研究，采用CE/SE方法对爆轰波从小管径爆轰管进入爆轰管截面突扩段的传播过程进行了数值仿真，并搭建了爆轰管截面突扩实验平台进行实验研究，主要内容及结论如下:
　　(1)建立了爆轰管截面突扩两相爆轰理论模型，推导了适用于爆轰波在突扩截面传播的二维粘性CE/SE方法计算格式，对爆轰波从小管径进入突然扩张的大管径爆轰管的汽油/空气两相爆轰过程进行了数值仿真。结果表明:爆轰
　　波进入突扩管道后会产生涡流并伴随熄爆的现象，伴随着马赫反射的产生爆轰波将再次形成。
　　(2)研究了爆轰波在不同结构的突扩爆轰管与不同点火参数等条件下的变化趋势。结果表明:突扩段管径的变大造成形成马赫杆位置后移且压力增大;点火强度的改变可以有效缩短爆燃转爆轰的时间，对形成稳定爆轰波位置及大小的影响较小;小管径爆轰管长度的增加对突扩段再次形成爆轰波所需距离没有影响;初始液滴半径的增大，爆轰峰值压力先增大后减小，突扩段内的爆轰波形成时间与距离随之增加。
　　(3)校核了爆轰管、法兰盘的强度与密封性。搭建了PDE截面突扩研究实验平台实验研究，研究了爆轰波在突扩段内的传播特性。结果表明:爆轰波进入突扩段后的传播特性与数值模拟结果相吻合;填充度的变化对过驱爆轰的位置及突扩管爆轰波的衰减形成过程影响较大。