煤油燃料旋转爆轰波起爆与传播特性实验研究

为研究煤油燃料旋转爆轰波的起爆与传播特性,开展气体-液体两相旋转爆轰发动机实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室内径120 mm、外径153 mm、长240 mm,煤油为燃料、富氧空气为氧化剂,通过氢气/氧气微小型脉冲爆轰发动机进行点火;基于燃烧室内的高频压力,分析气体-液体两相旋转爆轰波的起爆过程、传播特性以及发动机的工作特性。实验结果表明:混合物的反应活性至关重要,当氧化剂中氧含量偏低时,混合物反应活性低,旋转爆轰波将无法起爆,直至氧含量增加到39.2%,才能形成自持传播的爆轰波;爆轰波成功起爆后均以双波对撞模态传播,波速为815~920 m/s;在贫油条件下,爆轰波传播速度随着当量比提高呈增加趋势;当空气质量流量大于822 g/s时,发动机基本以缓燃形式工作。

气固两相粉末燃料爆轰及其推进应用研究进展

粉末燃料因其能量密度高、稳定性好等优势,作为爆轰推进动力系统的燃料或添加剂,具有广阔的应用前景。根据气固两相粉末爆轰的燃料种类进行分类,并以指导粉末爆轰推进技术应用为导向,回顾粉末燃料在氧化剂氛围以及气体燃料/氧化剂氛围中起爆特性和传播特性的国内外研究进展,并对二者进行理论和工程技术的研究归纳,概括影响气固两相爆轰起爆和传播特性的因素以及重要的研究结论。从应用前景、推进性能、难点与挑战等角度对两相爆轰发动机研究进行综述,在总结发动机数值和实验研究现状的基础上,对未来需要开展的研究工作进行展望。

氧化剂中氧含量对气液两相旋转爆轰影响的数值模拟和实验研究

为研究氧化剂中氧含量对气液两相旋转爆轰波起爆与传播特性的影响,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,开展数值模拟和实验研究,模拟了气液两相旋转爆轰波的形成过程,获得了稳定旋转爆轰流场结构,分析了不同氧含量下爆轰波起爆与传播特性。计算结果表明,稳定旋转爆轰流场由爆轰波、斜激波、爆轰产物及其间断面、预混燃料层以及爆轰产物与燃料层之间的接触面等复杂波系组成;当氧化剂中氧含量偏低,预混燃料反应活性偏低,爆轰波难以起爆,当氧含量增加至30%时,才能形成自持传播的爆轰波,随着氧含量的增加,燃烧强度增加,爆轰压力、温度及爆轰波速度均增加;当氧气含量进一步增加到40%时,虽然成功起爆,但爆轰波最终以双波对撞模态传播,爆轰压力和速度有所降低。实验结果显示:在当前模型下,气液两相旋转爆轰波起爆条件更加苛刻,当氧化剂中氧气质量含量增加至37%时,才能形成自持传播的爆轰波,起爆后爆轰波以双波对撞模态传播。