基于弯型预爆管的煤油燃料旋转爆轰发动机起爆实验研究

为了研究采用弯型预爆管的预爆轰式连续旋转爆轰发动机点火起爆过程和旋转爆轰波的传播特性,设计了H 2/O 2弯型预爆轰管的预爆轰点火装置,进行了预爆轰点火实验,并研究了应用该预爆轰管的煤油/富氧空气旋转爆轰发动机的起爆特性。借助高频动态压力传感器和高速摄影,分别记录了实验过程中的压力信号与流场动态变化过程,分析了旋转爆轰波的起爆过程以及传播特性。实验结果表明:初始爆轰波在到达燃烧室入口后迅速膨胀解耦,形成两个沿相反方向传播的压力波,并且压力峰值迅速衰减;成功起爆后,爆轰波在燃烧室内以双波对撞模态自持传播,每一周期内双波发生对撞的位置不断变化;当煤油质量流量增加时,燃烧室内形成稳定旋转爆轰的时间间隔增加;在稳定工作范围内,提高当量比可以增加爆轰波的平均传播速度。该实验验证了将该弯型预爆管应用于煤油/富氧空气旋转爆轰发动机点火的可行性,进一步揭示了煤油/富氧空气旋转爆轰发动机的起爆过程。

预爆管布置方式对起爆特性影响的数值模拟研究

为了获得一种以较短的距离和时间在主爆震管中起爆爆震波的预爆管布置方式,采用商用CFD软件对五种预爆管布置方式下的爆震射流在主爆震管中起爆爆震波的过程进行了二维数值模拟。结果表明,现有几何模型中爆震射流在主爆震管中不能直接起爆爆震波,需要通过射流与壁面的作用来二次起爆;预爆管对称正交布置在主爆震管两侧时起爆距离和时间最短,预爆管水平反向布置方式次之,而预爆管水平正向布置时没有起爆。

预爆管点火能量对吸气式旋转爆轰发动机起爆过程影响数值研究

为研究吸气式旋转爆轰波发动机的起爆过程,以乙烯作为燃料,在总温860 K、总压0.62 MPa、马赫数为2的来流条件下,对基于预爆管点火方式的吸气式旋转爆轰发动机进行了三维数值模拟,分析了初始起爆阶段、未起爆过程、成功起爆过程以及稳定阶段的爆轰波传播特性。计算结果表明:初始爆轰波进入燃烧室后,形成正向爆轰波与反向激波,并与燃烧室内壁面相撞形成两道反射激波,两道反射激波分别与正向爆轰波、反向激波耦合;未成功起爆过程中,正向爆轰波退化为激波,正、反向激波后均存在未燃燃料带,导致激波对撞后形成两个爆轰波,将燃烧室内燃料耗尽并在相撞后熄灭;成功起爆过程中,正向爆轰波未解耦,仅反向激波后存在未燃燃料带,反向激波透射进入正向爆轰波后衰减消失,正向爆轰波形成稳定传播的旋转爆轰波;稳定阶段,旋转爆轰波经过预爆管出口发生衍射形成一道入射激波并进入预爆管,在预爆管内形成反射激波回传至燃烧室,反射激波未影响旋转爆轰波的稳定传播。

煤油/氧气预爆器爆震波特性研究

为了解决液态煤油旋转爆震发动机短距离快速起爆问题,进行了煤油/氧气预爆器方案设计。此方案包括双级轴向旋流和离心喷嘴匹配方案、半圆轴向垂直预爆管和圆管切向预爆管等设计,建立了液态煤油/氧气预爆器爆震波特性试验台。探讨了不同工作时序、当量油气比、预爆管结构等对预爆器爆震燃烧特性的影响。结果表明,预爆器产生的爆震波压力达到4.0MPa以上,爆震波传播速度高于1300m/s,液态煤油/氧气最佳当量油气比存在于0.6~0.73之间一点。对比半圆轴向垂直预爆管和圆管切向预爆管,圆管模型爆震波压力明显高于半圆管模型,而传播速度却低于半圆管模型,圆管模型整体存在着前导激波的生成,而半圆管模型却在生成的爆震波后方有明显的压力波动现象。

预裂松动爆破技术在特厚煤层综放工作面的应用

煤矿开采过程中经常会遇到劣质地质,这会提高煤矿开采作业的难度,为了提高煤矿开采效率,需要将各种先进技术应用在煤矿开采中,从而提高开采效率,保证整个开采作业顺利进行。本文在概述预裂松动爆破原理基础上,通过工程实例,针对预裂松动爆破技术的具体应用进行了分析,希望对相关工作人员以及相似煤矿的开采都能够有所帮助。

急斜煤层(群)水平分段顶煤超前预爆范围的确定

基于理论分析、地质环境与开采条件调查,构建了煤岩断裂与失稳多元指标监测方法。通过钻孔应力计、光学钻孔窥视仪和顶煤松动范围监测等进行实测,综合对比分析超前预爆破中顶煤应力与变形规律。最终确定超前预爆破范围为10.0～35.0 m,支护范围为0～45.0 m。

预爆管式脉冲爆震原型机试验研究

为了实现多循环吸气式脉冲爆震发动机(PDE)在较短距离内缓燃向爆震的转捩,降低主爆管通过障碍物触发爆震的内部阻力损失,设计了预爆管和主爆管以同种混气(汽油/空气)为工作介质的两相PDE原型机,试验研究了爆震燃烧过程。研究表明:当预爆管出口扩张角度为45°时,可以实现爆震波在主爆管内向衍射面上、下游传播;设计的预爆管式PDE原型机可以实现最高频率为66.7 Hz的稳定间歇工作。

预爆管爆震波衍射特性数值研究

为了实现预爆管出口爆震波向主爆管的成功传播,针对预爆管出口不同几何形状,开展了数值模拟研究,获得了爆震波从预爆管向主爆管传播的衍射特性.研究表明:当预爆管出口为直喷管时,不能实现向预爆管出口截面上游传播的爆震燃烧;当预爆管出口扩张角为45°时,可以实现爆震波在主爆管内向衍射面上、下游传播,研究结果获得的爆震波衍射特性得到了试验验证.

新型可预爆钻注锚一体化锚杆的研制

现行锚注支护技术难以适用深部岩层巷道的某些复杂地质条件,因此,设计了一种新型可预爆钻注锚一体化锚杆,利用锚杆前端多段爆药段爆破作用,快速扩大注浆区域,形成超大厚度的围岩加固带,充分利用围岩的自撑能力保证巷道的长期稳定,并且迅速贯穿渗水区域并注浆成保护区域。

超前钻孔精准预爆技术在防渗墙施工中的应用

在水利水电工程防渗墙施工中常常会遇到随机分布的的孤漂石,由于形状大小各异、厚度不一,孔内状况复杂,穿透孤漂石成孔难度大,在这类地层中钻孔成槽钻进效率低、钻具寿命短,易发生卡钻、斜孔、掉钻头、塌孔等事故,成槽速度慢,严重影响施工的正常进度,经济效益差。某水电站围堰防渗墙施工地质条件为花岗岩性巨孤漂石地层,施工成槽难度大,针对该地层研究了同轴钻孔精准预探预爆技术,对地层中的孤漂石进行了有效的超前处理,提高了防渗墙成槽工效,减少了施工周期,节约了成本,降低了施工风险。

基于预爆震管的旋转爆震波建立和传播过程研究

为研究预爆震管点火方式下旋转爆震波的起始和传播过程,采用动态压力传感器、离子探针以及高速摄影等实验手段,分析了旋转爆震波的建立过程,探讨了预爆震管与燃烧室的相互作用,总结了预爆震管出口直径、初始填充压力以及排气时间对旋转爆震波建立和传播的影响。研究表明:由于衍射作用,从垂直安装预爆震管传出的爆震波,在燃烧室内迅速发生解耦,形成两道传播速度相同、方向相反的低速燃烧波。两道燃烧波沿燃烧室周向不断加速并对撞,对撞多次后最终发展成一道旋转爆震波。预爆震管出口直径对旋转爆震波建立时间的影响要明显大于初始填充压力的影响。增大预爆震管出口直径,可提高燃烧室内初道激波和燃烧波的强度,有利于缩短DDT时间,但由于预爆震管对旋转爆震波的传播具有一定消弱作用,旋转爆震波的平均传播速度略有减小。当预爆震管处于排气阶段时,旋转爆震波仍可稳定传播,其排气过程并不影响旋转爆震波建立时间。

电阻式汽车预爆胎在线传感器的设计

爆胎是车辆行进中的重大危害。鉴于目前轮胎压力检测系统的不足,选用应变式电阻传感器,从结构和电路两个方面进行了汽车预爆胎电阻式在线传感器的设计;同时开发了相应的程序。现场实验结果表明该设计达到了预期的效果,这也为完善汽车智能控制系统的可靠性提供了一定的参考价值。

基于预爆轰点火方式的连续旋转爆轰发动机起爆过程分析

为深入了解预爆轰式连续旋转爆轰发动机点火起爆机理,基于连续旋转爆轰发动机试验平台进行了一系列预爆轰管点火试验和连续旋转爆轰发动机点火起爆试验研究,基于OpenFOAM开展了预爆轰管内初始爆轰波进入发动机环形燃烧室传播过程的数值模拟研究。结果表明:试验研究中,初始爆轰波进入环形燃烧室后波峰压力值迅速降低,爆轰波膨胀解耦并衰减为燃烧波;初始爆轰波进入环形燃烧室后,并未直接形成旋转爆轰波,而是存在“初始爆轰波解耦—DDT—触发旋转爆轰波”过程;在总质量流量为380 g/s左右时,随着当量比从0.65提高至0.95,DDT时间迅速从20 ms以上下降至2 ms以下;当总质量流量下降至280 g/s附近时,出现了旋转爆轰波峰值压力大幅波动等旋转爆轰波不稳定传播现象。数值模拟中,初始爆轰波进入环形燃烧室后逐渐衰减,形成首道激波,该激波在燃烧室内壁面反射后形成反射激波,并伴随首道激波传播;首道激波在传播过程中在燃烧室进口端面发生反射形成反射激波,该反射激波最终在周向约90°位置处衰减至消失。

旋转爆震发动机液态燃料预爆器设计及爆震燃烧特性研究

为了解决液态燃料旋转爆震发动机点火起爆困难和结构紧凑等问题,进行了以液态航空煤油为燃料的预爆器设计,包括离心/预膜复合燃油雾化喷嘴、点火/传焰凹腔、三枝管预爆室等结构。以液态航空煤油/氧气为工作介质,进行了离心/预膜复合燃油雾化喷嘴雾化特性和预爆器爆震燃烧特性试验研究,获得了离心/预膜复合燃油雾化喷嘴雾化粒径变化规律,以及预爆器内爆震波压力、传播速度等变化规律。研究表明:离心/预膜复合燃油雾化喷嘴的雾化效果随气流流量和油压增加而改善,预爆器接近出口位置(PCB5处)爆震波峰值压力可超过3.80MPa,爆震波传播速度可达1800m/s;随着当量比增加,预爆器内过驱爆震位置提前,有利于缩短预爆器的长度。

预爆震管工作特性实验研究

以氢气为燃料,氧气为氧化剂,利用动态气体填充方式,分析了不同阻塞比、不同管径和不同当量比对预爆震管工作特性的影响,并研究了点火后管内爆震波的形成和传播特点;实验表明:在恰当的阻塞比条件下,预爆震管内的湍流燃烧强度和压力脉动强度得到加强,有利于强化管内爆震波传播;管内爆震波传播速度、强度与预爆震管管径成正比;其次适当增加预爆震管内预混气体当量比,有利于促进爆震波形成与发展。

水平排布方式预爆轰点火过程的数值模拟

为了研究预爆轰点火对脉冲爆轰发动机燃烧转爆轰过程的影响,采用二维CE/SE计算方法对脉冲爆轰发动机预爆轰点火过程进行数值模拟研究。分析了预爆轰点火方式和管径比对主爆轰管内起爆过程的影响。数值计算表明:采用预爆轰点火方式可以有效实现燃烧向爆轰的转捩,最终形成可以稳定传播的爆轰波,在此过程中激波在管壁和中心轴线上的反射起到了非常重要的作用。预爆轰管和主爆轰管的管径比对燃烧转爆轰有显著的影响,增大管径比可以有效缩短DDT距离和时间,对爆轰波强度影响甚小。

坚硬顶板特厚煤层预爆破放顶采煤试验

忻州窑矿 891 6工作面为坚硬特厚煤层 ,其顶板为坚硬岩层 ,采用中巷预爆的方法及优化参数后的放顶煤采煤法 ,控制了煤的块度 ,提高了煤炭回收率 。

两步起爆过程中爆震波衍射特性研究

为了研究两步爆震起爆过程,通过数值模拟研究了填充条件和预爆管出口伸进扩张过渡段的长度L对爆震波衍射特性的影响规律。结果表明:L越小扩张过渡段对爆震起爆的加强作用越明显,但预爆管与扩张过渡段间的渐扩通道对爆震波回传的阻滞作用越弱;L越大,则结果相反。因此,应选择合适的L使扩张过渡段与渐扩通道对爆震波传播的增强作用达到最大。同时,在L=35 mm时,爆震波能够较早地与扩张过渡段壁面作用形成高温、高压区,从而加强了爆震波的传播,且预爆管与扩张过渡段之间的渐扩通道能对回传的爆震形成一定的阻滞作用。

水下控制爆破辅助冲孔灌注桩成孔施工技术

桥梁桩基地层中如果分布有坚硬的孤石或者岩石层,给钻孔施工带来极大困难。对于已知坚硬岩石层采取开钻前钻孔爆破(预爆);对开钻后发现的冲击成孔特别困难的,采用孔内水下延时控制爆破;对于个别岩石块球体采用水下聚能爆破;对探头石采用水下裸露爆破。采取这些措施,使施工工效与安全性大为提高,解决了施工中的难题。

液态碳氢燃料旋转爆震发动机起爆过程试验研究

为了分析液态碳氢燃料/纯净空气旋转爆震发动机从点火到旋转爆震波稳定传播过程的影响因素,采用预爆震管点火进行了相关试验研究,获得了预爆震波压力、燃烧室油气比、来流总温、点火器安装方式等对旋转爆震发动机起爆过程的影响。试验结果表明:旋转爆震波起爆时间随着预爆震波压力升高而缩短;来流总温740K,变化当量比时,越接近当量比1,旋转爆震起爆时间越短;工质为当量混气时,来流总温通过影响燃油的蒸发过程进而影响旋转起爆时间,总温673K以上时,起爆时间约10ms;预爆点火器垂直安装比切向安装更快形成旋转爆震波。