脉冲爆震发动机汽油空气混合技术研究

摘要

脉冲爆震发动机是一种利用间歇式或脉冲式爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念发动机，这种发动机具有热循环效率高、推重比高、比冲大、结构简单等优点，将成为21世纪新型的航空航天飞行器的动力装置之一。 脉冲爆震发动机虽然具有以上优点，但还存在许多没有解决的问题，其中之一就是可爆混合物的高速喷注与混合。鉴于这种情况，本文在简介脉冲爆震发动机基本情况之后，主要研究了脉冲爆震发动机汽油空气混合技术，进行的工作有以下几个方面： 首先对内径50mm的三个径向进气管和四个径向进气管的脉冲爆震发动机模型进行了数值模拟，模拟采用单射流源，得出三个径向进气管的脉冲爆震发动机能够使颗粒雾化效果更好。 接着给定脉冲爆震发动机爆震管内空气填充速度为40m/s、50m/s、60m/s时对辛烷雾化进行了模拟分析，喷嘴还选用单射流源，从模拟结果得到，爆震管内空气填充速度为50m/s时，具有很好的混合性能。 然后还研究了径向4管进气脉冲爆震发动机辛烷喷油量为理论值的1.4倍、理论值的1.5倍以及轴向进气脉冲爆震发动机辛烷喷油量为理论值、理论值的1.4倍、理论值的2倍的雾化情况。径向进气的PDE喷嘴选用单射流源，轴向进气的PDE喷嘴选用组射流源。结果得出，径向进气的PDE和轴向进气的PDE辛烷喷油量分别为理论值的1.4倍和2倍时雾化性能较好。 再次，鉴于初始空气温度对PDE的混合性能有一定的影响，还研究了初始空气温度为300K和400K的PDE模型。通过计算分析得出初始空气温度为400K的PDE比初始空气温度为300K的PDE具有更好的混合性能。 最后本文对研究工作进行了总结，提出了本课题研究工作的展望。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号表

声明

1绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 PDE的研究现状

1.2.1 PDE的发展历史和现状

1.2.2燃油的雾化及其混合的发展和现状

1.3 PDE数值模拟的发展

1.3.1一维数值模拟的发展

1.3.2二维数值模拟的发展

1.4本文研究的主要内容

2 PDE工作原理和燃油雾化机理及其影响因素

2.1 PDE工作原理

2.1.1 PDE的结构

2.1.2 PDE的类型

2.1.3 PDE的工作过程

2.1.4 PDE的性能特点

2.2燃油雾化机理及其影响因素

2.2.1燃油雾化机理

2.2.2影响燃油雾化的因素

2.3本章小结

3 PDE的两相模型

3.1连续相模型

3.1.1连续相概念

3.1.2控制方程组

3.1.3湍流模型

3.2离散相模型

3.2.1颗粒运动方程

3.2.2颗粒的湍流扩散

3.2.3喷雾模型

3.3本章小结

4不同进气管数量和不同进气速度的油气混合数值模拟

4.1不同进气管数量的油气混合数值模拟

4.1.1不同进气管数量的爆震管设计和参数计算

4.1.2不同进气管数量的爆震管模拟分析

4.2不同进气速度的PDE数值模拟

4.2.1不同进气速度的PDE设计和参数计算

4.2.2不同进气速度的PDE模拟分析

4.3本章小结

5不同混合比和不同温度的油气混合数值模拟

5.1径向进气的PDE不同混合比数值模拟

5.1.1径向进气的PDE设计和参数计算

5.1.2径向进气的PDE不同混合比模拟分析

5.2轴向进气的PDE不同混合比数值模拟

5.2.1轴向进气的PDE设计和参数计算

5.2.2轴向进气的PDE不同混合比模拟分析

5.3不同初始空气温度的PDE数值模拟

5.3.1不同初始空气温度的PDE参数计算

5.3.2不同初始空气温度的PDE数值模拟

5.4本章小结

6总结与展望

6.1研究结论

6.2创新点

6.3展望

致 谢

参考文献