二维守恒元和求解元方法在两相爆轰流场计算中的应用

应用二维守恒元和求解元方法数值模拟脉冲爆轰发动机内汽油/空气两相燃烧转爆轰的过程.分析了爆轰波从开始产生到形成稳定的全过程.研究了点火能量对燃烧转爆轰过程的影响:点火能量越小,DDT时间越长;若点火能量过小就不能形成DDT.同时研究了液滴半径对爆轰参数的影响:液滴半径增大,爆轰波压力和速度随之减小,DDT时间增加;液滴半径过大,则爆轰波不能形成.爆轰波压力计算值与实验值两者趋势符合得较好.

考虑液滴尺寸分布气液两相爆轰流场数值仿真

研究脉冲爆轰发动机喷射装置模型问题,针对两相爆轰流场中燃料液滴半径实际上分布的不均匀性,为了建立更符合实际的模型,提出了多尺寸分布的两相爆轰方程。应用二维守恒元和求解元方法(CE/SE方法)对其进行数值仿真,得到了液滴初始半径分布对管内流场的影响。液滴初始半径分组时爆轰波速度介于不分组时最小液滴半径和最大液滴半径的计算值之间;分析了液滴初始半径不同分组时,液滴平均半径越小,爆轰波最大压力和爆轰波出口速度越大。仿真结果证明用CE/SE方法可有效捕获两相爆轰波间断能力。研究成果为脉冲爆轰发动机喷射雾化装置设计提供设计依据。

基于液体碳氢燃料的旋转爆轰燃烧特性研究

为了探索液体碳氢燃料参与旋转爆轰所产生的不完全燃烧现象,采用守恒元与求解元方法,开展柱坐标系下的汽油/空气两相旋转爆轰燃烧室三维数值模拟研究,针对燃料喷注压力和反应物当量比对旋转爆轰流场结构及燃烧室性能的影响进行分析。分析结果表明:保持总当量比为1.00,随着燃料喷注压力的上升,燃烧室内燃料不均匀分布增强,产生局部富燃区,燃料在燃烧室未能完全反应,导致燃烧室燃料比冲下降;保持喷注压力不变,减小当量比,在贫燃工况下依然存在局部富燃区,导致燃烧室内出现不完全燃烧现象,降低燃烧室比冲性能。由此可知,反应物喷注方案对气液两相旋转爆轰的不完全燃烧有显著影响。