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激波聚焦点燃高速可燃混合气流的实验研究

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目录

文摘

英文文摘

符号表

第一章绪论

§1.1问题的提出及意义

§1.2激波聚焦和激波聚焦点火研究现状

§1.2.1激波聚焦研究的发展

§1.2.2激波聚焦应用于点火和燃烧

§1.3点火以及激波/激波管技术在点火和燃烧上的应用

§1.3.1点火研究现状

§1.3.2激波技术在燃烧和点火方面的应用

§1.4本文的研究内容

第二章对称双楔内腔平面激波聚焦机理分析

§2.1传统曲面激波聚焦

§2.2对称双楔内腔中的平面激波聚焦

§2.2.1规则反射

§2.2.2马赫反射

§2.3对称双楔内腔/内锥空腔中平面激波聚焦时的能量和功率变化

§2.3.1内锥空腔中的平面激波聚焦

§2.3.2对称双楔内腔和内锥空腔中激波聚焦时的能量和功率变化

§2.4本章小结

第三章对称双楔内腔中激波聚焦和激波反射点燃静止可燃预混气体的实验研究

§3.1激波管(风洞)运行模式

§3.1.1激波管单独运行

§3.1.2激波管组合运行

§3.2封闭对称双楔内腔激波聚焦和激波反射点燃汽油/空气预混气体的研究

§3.2.1实验原理

§3.2.2实验方案与实验设备

§3.2.3实验结果与分析

§3.3本章小结

第四章对称双楔内腔激波聚焦前向小孔射流点燃高速可燃预混气流的实验研究

§4.1问题的提出

§4.2实验原理

§4.2.1激波管分部运行分析

§4.2.2对称双楔试验模型

§4.2.3实验系统和实验操作

§4.3对称双楔内腔激波聚焦前向小孔射流实验

§4.4对称双楔内腔激波聚焦前向小孔射流点燃高速可燃预混气流实验

§4.4.1实验2:大台阶情况小孔射流前沿激波与上通道绕射激波的作用

§4.4.2实验3:激波聚焦前向小孔射流点燃高速可燃预混气流实验

§4.5本章小结

第五章单楔内腔激波聚焦前向狭缝射流点燃高速可燃预混气流实验研究

§5.1实验模型

§5.2实验结果与分析

§5.2.1未燃状态实验结果

§5.2.2燃烧状态实验结果

§5.2.3典型未燃和燃烧状态实验结果对比

§5.2.4实验结果分析

§5.3论文实验研究中的

§5.4本章小结

第六章运动激波诱导的无粘空气流场数值模拟

§6.1 正交结构网格生成

§6.1.1网格计算控制方程及其离散

§6.1.2网格控制方程的求解及算例

§6.2可压缩气流流动模拟的数值方法与验证算例

§6.2.1物理域控制方程

§6.2.2计算域控制方程

§6.2.3迎风TVD格式

§6.2.4湍流模型

§6.2.5验证算例1:激波与层流边界层的相互作用

§6.2.6验证算例2:激波/湍流边界层干扰

§6.3对称双楔内腔激波聚焦无粘空气流场的数值模拟

§6.3.1对称双楔内腔中的规则反射

§6.3.2对称双楔内腔中的马赫反射

§6.3.3数值模拟结果的进一步分析

§6.4运动激波进入突扩通道时诱导的无粘空气流场数值模拟

§6.4.1入射激波马赫数Ms=2.2

§ 6.4.2入射激波马赫数Ms=1.9

§6.4.3入射激波马赫数Ms:1.6

§6.4.4激波进入突扩通道数值计算结果讨论

§6.5本章小结

第六章结束语

§7.1论文的主要结论

§7.2本文的特色与创新

§7.3论文的工作展望

附录A对称双楔内腔激波聚焦引燃氢气/空气化学反应的数恒檬拟

§ A.1多组分化学反应数值模拟的控制方程

§ A.2计算域控制方程

§ A.3计算格式和化学反应源项处理

§ A.4计算结果与分析

§A.4.1入射激波马赫数Ms=2.5

§ A.4.2入射激波马赫数Ms=2.0

§ A.4.3入射激波马赫数Ms=1.5

§ A.4.4数值模拟的爆轰波参数与爆轰C-J理论计算的对比

§A5本章小结

参考文献

攻读博士学位期间的研究成果

致谢

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摘要

激波聚焦点火是近十几年来出现的一种新型的、用于可燃混合气体引燃的点火方式.不过从现有文献所报道的研究工作来看,各种类型的激波聚焦点火,都是对静止、可燃预混气体的点火,并采用激波聚焦以及激波反射方式来实现的.该文的主要目标是实现激波聚焦对高速、可燃预混气流的点火,为实现此目标,该文开展了如下的工作:1.对新型的激波聚焦方式,即平面激波在对称双楔内腔多次反射导致的激波聚焦,在前人的基础上,进行了理论分析,得出结论:当激波在对称双楔内腔表面发生规则反射时,不会发生激波聚焦,而只有在马赫反射时,才会发生激波聚焦现象;在激波聚焦情况下,对称双楔内腔顶部区域的温度和压力可以得到大幅度的提升.2.对于对称双楔内腔中预混气体为汽油/空气的情况,成功地完成了激波聚焦点火的实验研究.为了实现激波聚焦对高速、可燃预混气流的点火,现有的普通激波管必须具有两种功能.第一、把原来激波管内的预混气体加速到我们所需要的速度,即形成高速、可燃预混气流;第二、不仅在对称双楔内腔能够形成激波聚焦,而且在其顶端能射出高温火焰,用以点燃激波管中由入射激波诱导的高速、可燃预混气流.为达到上述目标,该文完成了下述工作:3.把普通激波管的试验段分成上下两个通道,上通道用于激波加速可燃预混气流,下通道用于激波聚焦.我们称这种激波管为分部式(或分解式)激波管,该文成功地实现了这种分部式激波管的运行.4.成功地实现了对称双楔激波聚焦前向小孔火焰射流喷射,并以此

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