燃烧室前缘扩张角对旋转爆震冲压发动机的影响

针对圆柱形隔离段-燃烧室构型的旋转爆震冲压发动机,开展了总温为860 K、马赫数为2的来流条件下的直连式试验,探讨了燃烧室前缘扩张角(θ=30°,45°,60°,90°)对爆震波传播特性、工况范围及压力分布的影响。结果表明:当燃烧室前缘扩张角为90°时,燃烧模态均为爆燃燃烧;随着扩张角的减小,燃烧模态将会向锯齿波和混合模态(包含单波阶段)转换。当燃烧室前缘扩张角为30°时,旋转爆震的自持工况范围最宽且燃烧室压力最高;同时,随着燃烧室前缘扩张角减小,实现混合模态的当量比下限降低。此外,分析了燃烧模态对来流的影响,发现:锯齿波/混合模态燃烧室内存在的周期性高频压力扰动会使隔离段内的激波串位置前移;混合模态对超声速来流的影响最为显著。

CE/SE法模拟爆震波点火及传播过程

运用时空守恒元和解元(CE/SE)法模拟一维爆震波的形成及传播过程,分析产生爆震波的不同机理和DDT(爆燃-爆震转捩)过程的影响因素.采取激波点火和热点点火两种点火方式,分别对应SDT(激波-爆震转捩)和DDT过程,热点点火初始场采用线性温度分布和阶梯性温度分布,整个管道均为常压.用隐式梯形方法实现刚性源项积分.结果表明,SDT和DDT对应于不同的爆震波机理,并且DDT受点火区不同参数的影响,为研究爆震波点火和DDT过程提供了理论依据.

脉冲爆震发动机快起爆的二维数值模拟

为研究脉冲爆震发动机的点火过程,用二维欧拉方程和Korobeinikov两步爆震模型对爆震波快起爆过程进行了数值模拟研究。用高温高压未燃气体点火方式来模拟试验中的电火花塞点火。研究表明:电火花塞的能量不足以直接点燃爆震波,爆震波是在经历了一系列反射激波的相互作用后最终建立的。激波 爆震波转捩是快点火过程,是爆震波建立的一个非常重要的机理。在设计点火装置时,火花塞要尽可能靠近壁面和拐角,以便产生高强度的反射激波。同时还要控制反射激波的方向,使之向未燃气体中顺利传播,才能起到很好的点火效果。

典型工况下旋转爆震发动机进气道流动特性研究

为了分析旋转爆震发动机燃烧室高频超高压周向压力脉动对进气道扩张段流动特征的影响,采用三维定常/非定常数值仿真方法对旋转爆震发动机进气道扩张段流动特性开展研究。研究结果表明:受下游燃烧室旋转爆震波影响,扩张段内存在呈螺旋状向上游传播的运动激波;运动激波向上游传播过程中强度衰减、传播速度下降,激波形态由类正激波向类斜激波演化,运动激波逐步向驻激波演变,运动激波/边界层干扰诱发的回流区逐步向波前扩展,波面坐标系下波前亚声区相对厚度逐渐增大;与定常反压状态相比,旋转爆震工作状态进气道出口静温、总温较高,总压较低。

脉冲爆震发动机不同副室的快起爆过程数值模拟

爆震波的有效起爆是目前脉冲爆震发动机能否工作的关键。分别针对三种不同副室结构的爆震管,通过二维数值模拟研究了脉冲爆震发动机的起爆过程。研究表明:(1)电火花塞的能量不足以直接点燃爆震波,爆震波是在经历了一系列激波和反射激波以及与火焰阵面的相互耦合作用后最终建立的。(2)由于副室结构不同,激波向爆震波转捩时间也不同,将三种情况下的模拟结果进行对比,得出了SDT时间距离最短的最佳副室结构。

环截面管中的爆燃转爆震实验

为了实现在环截面爆震管封闭端同时点火,采用了先在预燃室中点火,再通过八路支管将火焰引入到爆震管封闭端,各个支管长度一样,因此可看成在环管封闭端多点同时点火.实验结果显示,在爆震管封闭端火焰汇聚形成激波点火,可在环管封闭端附近直接产生爆震波.在爆震管中安放扰流片时,流动阻力使爆震速度偏低,无扰流片时,爆震速度接近理论值.不加扰流片当量比在1.0左右,火焰速度会出现爆燃或爆震两种随机状态,当量比到1.1时可避免这种状况.