气相爆轰波胞格尺度与点火延迟时间关系研究

讨论点火延迟时间和爆轰波胞格尺度的内在关系,将点火延迟时间作为特征参量来模拟胞格尺度.分别对两个总包单步化学反应模型和一个基元反应模型的点火延迟时间进行了数值模拟研究.对于满足当量比的氢气/空气混合气体,分析了不同初始压力下点火延迟时间随初始温度的变化关系.研究表明:总包单步反应模型的点火延迟时间不随压力变化,且与初始温度呈线性关系.基元反应模型的点火延迟时间随压力变化,而且存在理论上的S型曲线,但是在拐点区域和低温区域与CHEMKIN计算的结果相差1～3个量级.现有模型模拟的胞格尺度普遍偏小,其相应的点火延迟时间也偏小,胞格尺度与点火延迟时间具有正相关性.入射激波后的气体的点火延迟时间与三波点的运动周期一致,是定量化模拟胞格的关键因素.

缩比火箭发动机尾焰等离子特性研究

为研究缩比火箭发动机尾焰等离子体特性,分析尾焰弱电离气体流场结构与电磁特性的相关性,基于被动自发光谱与朗缪尔探针开展试验研究,重点给出缩比火箭发动机紫外到近红外波段自发光谱,尾焰离子、电子密度和电导率的时域、频域以及空间概率分布特性。被动自发光谱试验结果表明火箭发动机尾焰流场自发辐射光谱存在588nm、619nm、669nm、765nm的光谱特征峰,分别对应Na、Fe、Al、C元素。其中碱金属Na、Fe、Al元素对电导率有突出贡献,Na元素主要来自于大气中的含盐组分,Fe和Al碱金属元素可能来源于推进剂燃烧或者合金结构材料;朗缪尔双探针和三探针试验结果表明,朗缪尔双探针测量电导率与计算电导率数量级相同,约为10-4~10-3S/m,朗缪尔三探针测量电导率低于计算电导率数量级,约为10^(-5)~10^(-4)S/m;沿发动机轴向,两种探针的电导率均呈指数规律衰减且离子密度概率密度空间分布存在显著差异;探针电流频谱存在50Hz低频主峰和2000Hz、20000Hz高频主峰。

超燃燃烧室气流参数诊断

基于可调谐二极管激光器吸收光谱技术,利用7185.597 cm^(-1),7444.35cm^(-1)+7444.37cm^(-1)(重合吸收线)两条H_2O吸收线,采用分时扫描-直接探测策略组建多光路吸收测量系统,在4 kHz的测量频率下,定量测量了燃烧室气流的静温、水蒸气浓度和流向速度.利用位移机构,在以C_2H_4为燃料的超燃直连式试验台中,在单次试验中同时诊断燃烧室内某截面和燃烧室出口的多气流参数的截面分布.利用燃烧室出口截面的水蒸气浓度分布,并结合壁面静压计算燃烧效率;利用燃烧室出口截面的静温和速度分布,获得出口气流马赫数分布;利用凹腔后部某截面的温度和水蒸气浓度分布,判读了凹腔附近流场特征.

上吸式秸秆气化炉中当量比对气化特性的影响

我国拥有丰富的农作物废弃物生物质资源,生物质气化技术是洁净高效利用生物质能的有效途径。以自行研制的上吸式秸秆气化炉为研究对象,通过实验研究的方法,研究了当量比Φ对该气化炉气化特性的影响。结果表明:在实验工况下,最佳气化当量比Φ为0.25~0.3,此时气化区平均温度在950℃,秸秆气化煤气低位热值平均可达5.98MJ/m3(标准立方米),气化强度达到137.7kg/(m2·h),产气率为1.68m3/kg,碳转化率为86.4%,气化效率为73.3%。当Φ<0.3时,气化煤气焦油含量随Φ增加较缓慢,但当Φ>0.3后,煤气焦油含量迅速提升。

详细化学反应模型中温度修正项特性研究

本研究主要讨论了爆轰过程中混合气体比热比的变化、详细化学反应模型中温度修正项的函数表达形式、以及活化能对化学反应动力学特性的影响.通过对传统Arrhenius定律的分析完善,提出了具有温度指数修正的总包一步爆轰计算模型.采用几个常用的爆轰计算模型,对满足化学当量比的H2/Air混合气体,开展了爆轰特性的数值模拟对比研究.计算结果表明,新提出的爆轰计算模型能够得到的胞格尺度与实验值符合良好,首次实现了爆轰波胞格尺度的定量数值模拟.论文进一步建立了总包反应模型与详细化学反应模型之间的关系,讨论了详细化学反应模型中温度修正项的物理意义.

气相规则胞格爆轰波起爆与传播统一框架的几个关键基础问题研究

本文综并分析了气规则胞格爆轰在起爆与传播方面研究进展,合高温气体动力学重实验室在爆轰物理方面研究工作,进一步研究了气规则胞格爆轰起爆几个关键础问.这些础问由一个制:非性传播/化学反应过程互作用制;两个本过程:热起爆和化学反应带过程;三个关键物理状态:平衡传播状态、临界起爆状态和稳定胞格尺度等六个关键要组成,是统一框架主要本元.通过六个型物理算例,本文研究了这些关键物理要内在制、表现特征及其客观存在性.应用气规则爆轰起爆与传播统一框架,我们成功地释了目前已有经爆轰理论、应用CFD技获多维爆轰计算和实验研究观察到胞格爆轰图像合理性及其依据关键物理要.

空天飞行器先进风洞实验技术及我国发展建议

随着空间科学蓬勃发展,各国争相抢占空间科学的战略制高点,发展高超声速风洞技术的战略意义日渐凸显。我国在爆轰驱动高超声速激波风洞研究方面已经走在国际前列,核心技术具有自主知识产权。如何发挥已有设施的作用,加强风洞实验测量技术的研究与开发,提高实验数据的分析能力和在实际空天工程中的应用是我国下一步需要思考的问题。