连续爆轰发动机中的起爆、湮灭、再起爆和稳定全过程的流场演化机制

为了研究连续爆轰发动机中的起爆、湮灭、再起爆和稳定全过程的流场演化机制,采用基于开源计算流体力学平台OpenFOAM的自定义求解器BYRFoam,使用带Laval尾喷管的空心圆筒燃烧室的几何构型及阵列式小孔进气。分析了起爆和湮灭的过程以及再起爆现象产生的原因,采用时空分布图的分析方法总结了起爆、湮灭、再起爆和稳定全过程的流场演化机制。结果表明,起爆初期的斜激波会在尾喷管收缩段反射形成反射激波,反射激波进入新鲜气体,形成与初始爆轰波方向相反的新爆轰波,这会导致爆轰波的湮灭。湮灭之后,燃烧室头部的高压强会阻碍新鲜气体的进入,之后已燃气体逐渐通过尾喷管排出燃烧室,燃烧室头部压强降低,逐渐进入燃烧室的新鲜气体为后续的再起爆创造了条件。连续爆轰波再起爆的原因有两个:一是尾喷管收缩段处的反射激波进入新鲜气体层并转化为爆轰波;二是已经形成的爆轰波与阵列式进气相互作用,形成反传波,反传波进入新鲜气体并转化为爆轰波。再起爆之后,经过爆轰波、激波和新鲜气体的相互作用和演化,爆轰波最终稳定传播。