脉冲爆震轴功率输出装置性能分析与对比

针对采用脉冲爆震燃烧的轴功率输出装置(Pulse detonation shaft power device,PDSPD),在采用PDC(Pulse detonation combustor)特性图的爆震室模型基础上,建立了其总体性能计算模型。研究了PDSPD工作参数对整机性能的影响,结果表明:同一工作频率时,随着增压比增大,PDSPD升功率、轴功率增大,耗油率减小,但单位功率存在最佳增压比;压比不变时,随着工作频率增大,PDSPD升功率增大。对比了不同情况下PDSPD和柴油机、汽油机及涡轴发动机这三种轴功率输出装置的性能,结果表明:相同排量、等功率情况下,PDSPD与现有柴油机耗油率水平接近;与现有汽油机相比,在一定增压比范围内,PDSPD产生相同功率,耗油率更低。与涡轴发动机相比较,PDSPD单位功率可提高38.08%以上,耗油率降低41.42%以上,且其最佳增压比较传统涡轴低,发动机推进性能、经济性和功重比优势明显。

煤油/空气脉冲爆震发动机强化燃烧装置

为了研究不同结构强化燃烧装置对煤油/空气混合物爆震起爆过程的影响,选择适应于煤油/空气气动阀式脉冲爆震发动机使用的强化燃烧装置,设计加工了几种不同结构的强化燃烧装置,在内径100mm的爆震管内进行大量爆震试验.分析了不同结构强化燃烧装置的工作机理,比较了不同强化燃烧装置对煤油/空气混合物爆震起爆过程的影响.研究结果为优化设计强化燃烧装置,优化设计煤油/空气气动阀式脉冲爆震发动机原理样机提供了初步理论基础.

脉冲爆震发动机(PDE)引射增推装置试验

PDE设计了两种结构的排气引射增推装置,通过对两种结构排气引射增推装置的试验对比,研究了排气引射增推装置对PDE推力贡献,试验结果表明在合理的结构设计下,采用排气引射增推装置可使PDE平均推力增加50%左右。理论分析了排气引射增推装置的工作机理,及不同结构参数对PDE排气引射增推装置的影响,为PDE排气引射增推装置优化设计提供了理论和试验依据。

带二次流增推尾喷管的脉冲爆震发动机数值模拟研究

为提升现有脉冲爆震发动机增推喷管性能,对带二次流尾喷管发动机分别在定常流和爆震多循环过程进行了数值模拟,研究了二次流尾喷管的流场并计算了其推进性能。结果表明,定常流动中,随着主流压力的升高,注入二次流对尾喷管推进性能的提升幅度逐渐降低;当爆震室内压力很高时,二次流的瞬时流量会自动降低或者停止注入,当爆震室压力较低时,二次流流量又会自动恢复;单管注入二次流对PDE平均推力和平均单位推力的提升率分别达到2.63%和0.36%;双管注入二次流达到5.96%和0.75%。

脉冲爆震发动机技术的发展

概述了脉冲爆震发动机的工作循环过程和性能特点,分析了脉冲爆震发动机的研究现状和面临的技术障碍。同时指出脉冲爆震发动机具有热效率高、结构简单、推重比高、适用范围宽等性能优点。

用脉冲爆震发动机循环发电的构想与分析

介绍了脉冲爆震发动机的工作过程与工作机理 ,并对脉冲爆震发动机循环与常规燃气轮机的Brayton循环进行分析、比较 ,发现在相同进口工况下 ,脉冲爆震发动机循环的作功能力及热效率明显高于Brayton循环。最后探讨了应用脉冲爆震发动机循环发电的可行性 ,提出了两种应用思路 。

爆震室壁面条件对脉冲爆震发动机爆震性能的影响

在爆震室内快速形成稳定传播的爆轰波是脉冲爆震发动机的关键.本文利用有限速率化学反应模型,考虑粘性、热对流,基于N-S方程对氢气与空气/氧气为反应混合物的爆震发动机爆震室内流场进行计算.从流场压力、速度、涡量、湍流动能等方面研究爆震室壁面条件对燃烧爆轰性能的影响,分析流场爆轰波压力与流场湍动能的关系,讨论可燃气体燃烧转爆轰的机理.结果表明:爆震室内燃烧爆轰机理受到化学反应能量释放、壁面摩擦效应、壁面与外界热交换的影响.在文中讨论的范围内,相比于半圆形和三角形的爆震室装置,矩形的爆震室增强装置能在更短的时间内得到较高的爆轰波压力和湍动能峰值.壁面粗糙层高度(粗糙度)影响爆震室的燃烧爆轰性质.当壁面粗糙度为0.15mm时,粗糙度对爆轰的激励作用大于抑制作用,能较快形成稳定的爆轰波,且推力为35.5N;随着壁面对流换热系数的增大,爆震室壁面的散热加剧.当壁面对流换热系数大于临界值2.6W/(m2·K)时,爆震室内不能形成稳定的爆震波.

静止、流动空-燃混合气的高能点火研究

在脉冲爆震发动机的实际应用中,高能点火相对于传统的点火方式有利于减少延迟时间、上升时间,缩短爆燃向爆震的转变距离。实验结果显示对于静止混合气延迟时间通常可以减少3倍,对于流动混合气(0.35 kg/s)延迟时间减少超过4倍,并且可以得到其他一些性能上的提高。进一步实验证明,如果反应物的化学当量比合适,则存在一个与其最适应的点火能量可以使爆燃向爆震的转变距离最小。