两相脉冲爆震发动机模型试验研究

为了探索气 液两相脉冲爆震发动机模型内特征参数对产生爆震波的影响规律 ,系统地测试了以汽油为燃料、以空气为氧化剂的气 液两相脉冲爆震发动机模型在不同点火频率及不同余气系数下爆震波的峰值压力以及平均爆震波速 ,并对其变化进行了分析。通过分析实验结果发现 ,当余气系数α增大时 ,爆震波发动机性能下降 ,在爆震室长度一定时 ,点火频率等于脉冲爆震频率。

爆震频率对脉冲爆震发动机性能影响的试验研究

从影响脉冲爆震发动机爆震频率的因素出发,采用汽油为燃料,空气为氧化剂,研究了爆震频率对脉冲爆震发动机性能的影响。试验测取了各个爆震频率下稳定爆震的化学当量比范围,同时测试了不同工况下的爆震波压力、推力及爆震波速,发现当爆震频率较低时,发动机的工作范围较宽,爆震波压力、波速接近充分发展的理想爆震波,说明已产生了稳定、充分发展的爆震,脉冲爆震发动机的平均推力随着爆震频率的提高接近线性增大;但是随着爆震频率的提高,它的稳定工作范围变窄,爆震的强度降低。

提高脉冲爆震发动机工作频率的实验研究

实验采用汽油为燃料,压缩空气为氧化剂,通过改善气源、点火结构以及燃油雾化效果的方法,对如何提高脉冲爆震发动机工作频率进行了实验研究.脉冲爆震发动机的最高工作频率可达35Hz,此时得到的平均推力为142.8N.测试了不同爆震频率下的爆震波压力、推力及爆震波速,所测得的爆震波压力、波速和结构接近充分发展的理想爆震波,说明已产生了稳定的、充分发展的爆震.脉冲爆震发动机的平均推力随着工作频率的提高接近线性增大.

脉冲爆震燃烧强化混合过程的实验研究

对脉冲爆震发动机的混合室进行了实验研究.实验针对爆震频率为6Hz、当量比为1的汽油和压缩空气混合气,实验研究了脉冲爆震发动机模型混合室内5种不同扰流螺纹螺距内径比对其性能的影响.实验结果表明,在混合段内加入扰动装置可以大大加强燃料和氧化剂的混合程度.不同扰动螺纹螺距内径比对爆震波的形成有一定的影响,当螺距内径比约为0.77时可以产生稳定的、充分发展的爆震,而且对应的DDT距离较短.

脉冲爆震发动机稳定工作性能的实验研究

为了对脉冲爆震发动机不同工作频率下稳定工作范围进行深入的研究,实验对汽油/空气可爆混气在不同工作频率、不同当量比下爆震发动机模型机的爆震压力和推力进行了测试,找出了不同频率下发动机稳定工作的最大和最小当量比。实验发现,当工作频率较低时发动机的稳定工作范围较宽,随着工作频率的增大,发动机的稳定工作范围逐渐变窄。在同一工作频率下,爆震发动机的平均推力随着当量比的增加是先增后降,但变化幅度很小,而混合比冲则是随着当量比的增加急剧下降。另外,在当量比一定的情况下,脉冲爆震发动机的平均推力随着工作频率的提高接近线性增加。

爆震频率对脉冲爆震发动机引射性能影响的实验

采用汽油为燃料,空气为氧化剂,对多循环脉冲爆震发动机(PDE)加圆直形引射器的增推性能进行了实验研究.实验采用力传感器法对爆震发动机加引射器前后不同爆震频率以及不同引射器长度下的平均推力进行了测量.结果表明:脉冲爆震发动机非稳态引射器可以提高系统的平均推力,当爆震频率为25Hz时平均推力增益最大,可达64.4%.在一定频率下,对直径一定的圆直管引射器存在着一个最佳长径比4.58,此时对应推力增益性能最好.

CCD测温中火焰温度与颜色的关系

介绍了彩色CCD与比色测温法的测温原理,在此基础上,制定了测温系统的实验方案——利用CCD高速摄像机、K型热电偶、本生灯对扩散火焰的表面温度分布进行了实验研究。实验结果表明,当火焰温度上升时,火焰红色分量和绿色分量的灰度值都有所上升,而火焰红色分量灰度值的上升趋势明显大于绿色灰度值的上升趋势。同时,在测温公式中给出的修正值K却呈下降趋势。在分析了这些趋势后,用比色测温法对火焰温度场进行了测量,并与热电偶测量出的数值进行了对比。结果表明两者测量出的温度差少于20 K。

脉冲爆震发动机引射器的实验研究

实验采用汽油为燃料,压缩空气为氧化剂,对多循环脉冲爆震发动机(PDE)引射器的性能参数进行了实验研究。研究的特性参数包括引射器的冲量、平均推力和引射空气量。实验结果表明引射系统可以利用排出爆震管的强激波所储存的能量使爆震管单独产生的平均推力增加,平均推力增益最高可达38%。爆震频率越高,引射空气量越大,当爆震频率为35Hz时引射比达4.62。

引射器入口形状对PDE的性能影响实验

对具有两种不同进气口形状的脉冲爆震发动机(PDE)引射器增推性能进行了实验研究。实验采用汽油为燃料,空气为氧化剂。文章设计了六组具有不同直径、不同引射器入口形状的圆柱型引射器。实验采用力传感器法对具有圆形和收敛形入口形状的引射器的增推性能进行了实验研究。结果发现脉冲爆震发动机加引射器后的增推性能均有明显的改善。在引射器长径比一定的情况下,采用收敛型进气口的引射器普遍比采用圆形进气口结构的引射器增推效果明显。当引射器位于主爆震管的上游时,直径比为2.5引射器相对其它引射器具有更高的推力增益,最大可达80.5%。

脉冲爆震发动机引射器增推性能的实验研究

为了研究脉冲爆震燃烧这种耦合有复杂激波结构的非稳态脉动气流的引射增推性能,采用汽油为燃料、空气为氧化剂,对基于爆震燃烧的脉冲爆震发动机在加引射器前后的推力进行了实验测试。实验采用在技术比较成熟的内径60 mm脉冲爆震火箭发动机上安装内径120 mm的引射器,分别测试了15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz 4种不同频率下,引射器与发动机11种不同相对轴向位置处的推力增益。实验发现脉冲爆震发动机引射器能很好地提高发动机推力,当引射器入口位于发动机出口上游位置比处于其下游时推力增益较好,最大推力增益可达158%;并且发动机高频比低频产生的推力增益大。

脉冲爆震燃烧效率的探索性试验研究

为了对脉冲爆震燃烧过程的燃烧效率有一个初步了解,在分析脉冲爆震发动机工作原理的基础上,设计了一套带有压力可调单向阀结构的取样系统,并进行了试验验证。试验针对爆震频率为5Hz、当量比为1的汽油和空气混气,测试了爆震波充分发展前后不同位置处爆震燃烧过程的燃烧效率,结果表明可以利用设计的取样系统进行脉冲爆震发动机燃烧效率的测量,试验还发现在脉冲爆震室后爆震发展比较充分的位置,测取的燃烧效率比较高,最高可达99.6%。

引射器轴向位置对PDE的性能影响实验

根据脉冲爆震发动机(PDE)工作特点为其设计了6组不同结构的圆柱型引射器,并针对各种结构引射器,采用力传感器法对不同轴向位置处引射器的增推性能进行了实验研究,实验采用汽油为燃料,空气为氧化剂。实验结果发现,轴向位置对引射器的增推性能有非常明显的影响,当引射器入口正好位于脉冲爆震发动机出口处(0点)或位于下游1/2倍脉冲爆震发动机直径处时,系统会出现一个至少高于35%的推力增益点,但是当引射器入口从该点继续远离发动机出口位置时,推力将会急剧地下降;当引射器从0点逐渐向上游移动时,引射器的推力增益呈先下降后上升再下降的趋势,最高推力增益可达80.5%。

航空煤油单组分替代燃料DDT过程数值模拟

针对航空煤油的爆震燃烧时DDT过程数值模拟难度大的问题,确定了一种航空煤油单组分简化机理进行DDT爆震过程的数值模拟。通过简化正癸烷详细机理得到RP-3航空煤油单组分替代燃料简化机理,并对航空煤油DDT过程进行了数值模拟,分析了障碍物阻塞比和排列方式对DDT过程的影响规律。结果表明,该单组分替代燃料简化机理模型能在高温高压情况下较好地拟合航空煤油的燃烧特性。对DDT过程的数值模拟结果进行分析,发现DDT时间会随着阻塞比增大而增大;在相同阻塞比时,障碍物交错排列的情况DDT时间更短。

脉冲爆震发动机的研究与发展

本文论述了脉冲爆震发动机的工作原理 ,主要特点 ,应用前景以及国外发展趋势。汇报了本研究小组在脉冲爆震发动机方面所进行的理论 ,试验 ,数值分析研究成果。对 2 1世纪脉冲爆震发动机的研究内容 ,关键技术 ,发展途径进行了探讨。

脉冲爆震发动机模型机爆震室壁温分布试验研究

利用TVS2000 MKⅡ热成像仪,在脉冲爆震发动机原理性试验模型上,对爆震燃烧室在多循环工作状态下的外壁面温度分布进行了实验研究.发现爆震室外壁面温度分布呈现从前到后逐渐升高的趋势,距推力壁近的区域上升斜率大,距推力壁远的区域上升斜率趋缓,并在爆燃转变为爆震后的区域内温度梯度较小.壁温分布热平衡时间随爆震频率的升高而减小,且基本上呈线性关系.同一轴向位置处,壁温随爆震频率的升高而升高,并呈线性关系.同一爆震频率下,不同轴向位置处,壁温随时间的变化规律基本相同.

新概念脉冲爆震发动机的探索性研究

综述了国外脉冲爆震发动机研究的进展,介绍了作者在脉冲爆震发动机探索性研究方面的成果:对脉冲爆震发动机的热力循环进行了分析,修正了比冲计算公式;发展了一种新的低能量(50mJ)单级起爆系统;采用爆震性较差的液体燃料C_8H_(16)/空气混合物,成功地进行了两相脉冲爆震发动机原理性试验,所测量的爆震波压力比非常接近充分发展的C-J爆震;实验研究了脉冲爆震发动机的直径、长度以及爆震频率对其性能的影响;突破了将脉冲爆震发动机长度缩短到1m,爆震频率提高到36Hz的关键技术;发展了脉冲爆震发动机工作过程的数值模拟程序,计算结果与试验符合良好。

模型两相脉冲爆震发动机推力的测试与研究

应用推力间接测量法 ,对模型两相脉冲爆震发动机的瞬时推力进行了详尽的测试 ,并依此计算了相应的平均推力。分析比较所得结果表明 ,该模型能产生很大的瞬时推力。

强化两相爆震的各种实验探索

基于可燃气体中爆燃向爆震的转变机理 ,推测出可能强化两相爆震的几种方法 ,然后逐一进行了实验研究 ,找出了强化两相爆震的最为行之有效的方法。该项研究成功地产生了理想的 C- J爆震 ,表明本脉冲爆震发动机 (PDE)模型已能按照理想

填充系数对脉冲爆震发动机压力波影响的实验研究

以汽油为燃料,空气为氧化剂,在内径为56mm的脉冲爆震发动机模型内成功地产生了充分发展的爆震。测试了在同一余气系数α、不同填充系数β下的爆震波压力,并对其变化进行了分析。分析实验结果发现,在同一余气系数下,爆震室长度一定时,随着填充系数的减小,爆震波压力降低,使脉冲爆震发动机模型性能下降。当填充系数小于临界填充系数βci时,爆震室内的燃烧方式为爆燃,而不能形成爆震。

点火能量对脉冲爆震发动机性能的影响

针对以汽油-空气为推进剂的吸气式脉冲爆震发动机,研究了点火能量及工作频率对发动机点火-起爆时间和发动机推进性能的影响。结果显示,随着点火能量的提高,点火-起爆时间逐渐减小,脉冲爆震发动机平均推力逐渐增加。随着发动机工作频率的提高,点火-起爆时间也逐渐减小,发动机稳定工作的最佳油气当量比减小,发动机平均推力接近线性增加;但是点火能量对发动机点火-起爆时间的影响随着工作频率的提高而有所降低。