爆轰发动机
文氏管对脉冲爆轰火箭发动机工作过程影响实验研究
文氏管对脉冲爆轰火箭发动机工作过程影响实验研究蒋弢;翁春生【摘要】为了研究文氏管对脉冲爆轰火箭发动机雾化混合和燃烧转爆轰过程的影响,对不安装文氏管和安装3种喉部半径(10 mm,20 mm,30 mm)文氏管的脉冲爆轰火箭发动机进行了实验研究。
实验结果表明：安装文氏管时,雾化混合效果更好；如果满足爆轰管内填充系数为1,应该选取喉部尺寸较小的文氏管来改善雾化混合效果；改善雾化混合效果有利于提高发动机的工作频率和爆轰波压力峰值。
%To study the venturi effect on the process of the atomization, mixing and deflagration to detonation transition( DDT) of pulse detonation rocket engine( PDRE) ,the experiment is carried out by installing venturis with three throat radius ( 10 mm, 20 mm, 30 mm ) and without venturi in PDRE. The experimental results show that the gasoline-air distribution performance of PDRE with venturis is better than that of PDRE without venturis. When PDRE is fully filled with air and gasoline,the venturi with the smaller throat radius can improve the effect of atomization and mixing. The working frequency and the detonation wave peak of PDRE can be increased by improving the effect of atomization and mixing.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】6页(P241-245,251)【关键词】脉冲爆轰火箭发动机;文氏管;雾化混合;两相爆轰;燃烧转爆轰【作者】蒋弢;翁春生【作者单位】南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京210094;南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】V235.22脉冲爆轰火箭发动机(Pulse detonation rocket engine,PDRE)是一种利用脉冲式爆轰波产生高温高压燃气来获得推力的新概念推进系统。
CESE方法及其在脉冲爆轰发动机流场计算中应用的研究的开题报告
CESE方法及其在脉冲爆轰发动机流场计算中应用的研究的开题报告摘要：脉冲爆轰发动机是一种特殊的发动机，其燃烧室内气体流动过程非常复杂，需要进行精细的数值模拟和计算。
目前，常用的数值方法包括有限体积法（FVM）、有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）等。
然而，这些方法在处理脉冲爆轰发动机流场时，存在一些问题，如网格依赖性、计算量大等，其计算结果也不稳定。
近年来，CESE（Circulation-Explicit/Implicit Splitting Eulerian）方法被广泛应用于计算脉冲爆轰发动机流场。
该方法适用于不规则网格和高速流动，具有较高的计算精度和稳定性。
本文将研究CESE方法在脉冲爆轰发动机流场计算中的应用，以提高数值模拟和计算的精度和效率。
关键词：脉冲爆轰发动机；CESE方法；数值模拟；计算精度；稳定性一、研究背景与意义脉冲爆轰发动机是一种特殊的发动机，其燃烧室内气体流动过程非常复杂，需要进行精细的数值模拟和计算。
而传统的数值方法在处理脉冲爆轰发动机流场时，往往存在一些问题，如网格依赖性、计算量大、计算结果不稳定等。
因此，需要寻找一种精度较高、计算效率较高且能够稳定计算脉冲爆轰发动机流场的数值方法。
CESE方法（Circulation-Explicit/Implicit Splitting Eulerian）是一种经典的高精度数值方法，适用于不规则网格和高速流动。
该方法基于不可压缩流动的欧拉方程，通过将压力和速度拆分处理，利用前后差分格式求解欧拉方程，进而计算流场的状态。
CESE方法对于流动的非线性、不稳定和高精度求解具有很好的适应性。
因此，该方法被广泛应用于流体力学、航空航天、燃烧学等领域。
为了提高脉冲爆轰发动机的设计和性能，需要对其内部气体流动进行精细的计算和分析。
本文将研究CESE方法在脉冲爆轰发动机流场计算中的应用，以提高数值模拟和计算的精度和效率，为脉冲爆轰发动机的研究和应用提供技术支持。
站立式斜爆轰冲压发动机原理
站立式斜爆轰冲压发动机原理站立式斜爆轰冲压发动机是一种全新的发动机类型，它通过采用一系列新型技术实现了高效、节能、环保的功能。
本文将对站立式斜爆轰冲压发动机的原理进行详细介绍。
站立式斜爆轰冲压发动机采用了从基础原理到细节设计的一系列革命性变革。
该发动机主要由三个重要部分组成：气体发生器、直接冷却器和两个节气门控制器。
气体发生器：由压缩机、燃烧室和涡轮机三个重要部分组成。
其中，压缩机将空气压缩，并将其送入高温燃烧室中。
在燃烧室中，混合物遇热膨胀，放出高能燃气。
这些燃气进入涡轮机，通过涡轮的旋转，将动能转化为机械能并驱动发动机。
直接冷却器：该部分主要由多个平板金属片和多个细小管道组成，可以将高温排放物冷却。
不仅如此，平板金属片还可以使发动机的整个结构更为紧凑，并且可以承受高温燃气的冲击，具有很好的稳定性。
两个节气门控制器：一个控制进气，一个控制排气。
这实现了强制性制动进而避免了制动货车的常见问题。
斜爆冲压技术是该发动机的核心技术，可以使发动机更加高效。
传统发动机平面推动时，活塞无法完全清除产生的废气，导致能量的浪费。
而斜向推动的运动，可以让活塞在运动的过程中及时将废气排出，从而大幅提高发动机的有效功率。
1.高效：采用斜爆冲压技术，可以将排气完全清空，更加高效。
2.环保：采用低污染燃料和新型材料，有效减少排放污染。
3.安全：采用多种安全技术措施，可避免危险发生，使车辆更加安全。
4.经济：采用新型技术，使其更加经济节能，降低车主的油耗成本。
结语：上文是站立式斜爆轰冲压发动机原理的详细介绍，相信你已经对它有了更加深入的了解。
虽然斜爆冲压技术还有很多问题需要优化，但相信在不久的将来，它一定会创造更加高效、节能、环保的出行新时代。
斜爆轰发动机流动机理分析
收稿日期 ２０１９⁃０４⁃１２ 修回日期 ２０１９⁃０５⁃０７ 基金项目 国家自然科学基金（１１６７２３１２ １１５３２０１４） 第一作者简介 马凯夫（１９９３⁃） 男 博士 研究方向为斜爆轰发动机、 分子动力学． Ｅ⁃ｍａｉｌ ｍａｋａｉｆｕ＠ ｉｍｅｃｈ．ａｃ．ｃｎ 通信作者简介 刘云峰（１９７１⁃） 男 高工 研究方向为激波与爆轰物理、 激波风洞． Ｅ⁃ｍａｉｌ ｌｉｕｙｕｎｆｅｎｇ＠ ｉｍｅｃｈ．ａｃ．ｃｎ
（１． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０ Ｃｈｉｎａ ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９ Ｃｈｉｎａ）
摘 要 为了研究高 Ｍａｃｈ 数超燃冲压发动机和斜爆轰发动机的内流场燃烧流动机理 首先用 ＣＪ 爆轰理论对超燃
冲压发动机的内流场特性进行了理论分析 给出了燃烧室流场的气动规律 理论分析结果与现有实验结果吻合得
非常好． 其次 根据理论分析结果 提出了高 Ｍａｃｈ 数超燃冲压发动机和斜爆轰发动机的气动设计原则． 最后 根
第 ４ 卷 第 ３ 期 ２０１９ 年 ５ 月
ＤＯＩ １０．１９５２７ ／ ｊ．ｃｎｋｉ．２０９６⁃１６４２．０７５０
气体物理 ＰＨａｙ ２０１９
斜爆轰发动机流动机理分析
马凯夫１ ２ 张子健１ ２ 刘云峰１ ２ 姜宗林１ ２
引 言
超燃冲压发动机被认为是吸气式高超声速飞 行器中最具有潜力的推进系统 因为它可以充分利 用空气中的氧气来降低飞行器的重量 从而降低发 射成 本［１⁃２］ ． 自 １９６５ 年 至 今 美 国 先 后 开 展 了 ＩＦＴＶ ＨＲＥ ＳＣＲＡＭ ＮＡＳＰ ＨｙＴｅｃｈ ＨｙＦｌｙ Ｈｙｐｅｒ⁃Ｘ 等计划． 但是 超燃冲压发动机的研究之 路却充满了困难与挑战． 经过 ５０ 多年的艰苦历程 超燃冲压发动机在美国才刚刚进入飞行实验验证
脉冲爆轰发动机技术的原理和实验研究进展综述
维普资讯
１６ ７
高
能
量
密
度
物
理
２０ ０ ７年 １ ２月
步降低爆轰室的压力 ， 使排气过程得以开始。在尾气排放过程之后 ， 开始下一循环。
在单循环过程 中， 气体爆轰波在管道中传播 时， 波后的压力分布和温度分布如图 ２ 所示。
对于大多数碳氢燃料， 爆轰压力可达 １５Ｍ ａ ． Ｐ 左右 ， 爆温达 ２０ ００Ｋ左右。
生向开 口端传播 的爆轰波 ， 高压气体 由推力喷管高速膨胀喷 出， 而产生发动机推力。鉴于 从 Ｐ Ｅ具有高 的推进 效率 、 Ｄ 简单 的 机体 结 构 和较 宽 的工 作 范 围 ， 军 用 和 民用 方 面有 着 广 阔 的 在 应用前景 。 脉冲爆轰发动机具有以下的优点 ：ａ 热循环效率高 ；ｂ （） （ ）由于没有压气机 、 涡轮等转动 部件 ， 简单 、 结构 质量 轻 、 重 比大 ；ｃ 推 （ ）单 位燃 料 消耗率 低 ， 比冲大 ；ｄ （ ）工 作 范 围宽 ， 推力 且 可调 ；ｅ （ ）能使用 自由来流 或机载 氧化剂 ， 分别 以吸气 式发动机 或火箭 式发 动机 方式工作 ；ｆ （）
轰发 动机 的基本工作原理 、 优点 和军用 、 民用上 的广 阔前 景 ； 述 了脉 冲爆轰 最新 的实 验研究进 综 展； 讨论了单 循环爆轰 的工作过程 以及试验研究脉 冲爆轰的主要难点。 关键词 ： 脉冲爆 轰发 动机 ； 轰推进 ； 相爆轰 爆 气
１ 引 言
到 目前 为止 ， 燃烧仍 是人 们生产 生活 中使 用 能 源 的主要 方 式 。而燃 烧过 程 在可 燃 介质 中
亲 。 。ｃ
卜
图 １ 理想 脉冲爆轰发动机的循环过程 ｎ
雾化混合对气液两相脉冲爆轰发动机工作过程的影响
雾化混合对气液两相脉冲爆轰发动机工作过程的影响蒋弢;翁春生【摘要】为了研究雾化混合对脉冲爆轰发动机工作性能的影响,建立了气液两相爆轰欧拉-拉格朗日模型,气相采用时空守恒元与求解元方法求解,液相采用四阶龙格库塔法求解.计算结果表明,雾化后液滴的索泰尔平均半径小于某临界值时,可形成稳定的爆轰波.加快填充速度时,轴向进气比径向进气更有利于液滴雾化和两相混合,且点火起爆距离和时间缩短.【期刊名称】《南京理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(037)005【总页数】7页(P692-698)【关键词】脉冲爆轰发动机;欧拉-拉格朗日模型;时空守恒元与求解元方法;两相爆轰;雾化;混合【作者】蒋弢;翁春生【作者单位】南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏南京210094;南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】V235.22脉冲爆轰发动机(Pulse detonation engine，PDE)是一种利用脉冲式爆轰波产生高温高压燃气来获得推力的新概念发动机。
它结构简单，推重比大，热循环效率高，用途广。
而液体燃料高速喷射、雾化和两相混合对脉冲爆轰发动机的燃烧转爆轰过程有重要影响。
Venkat［1］分别对 JP10/空气和 JP10/氧气两种工况进行模拟，分析了初始液滴粒径和温度对爆轰参数的影响。
洪滔［2］采用 MacCormack、TVD格式分别求解汽油和空气两相爆轰，分析了点火后两相爆轰波的发展过程。
马丹花和彭振［3，4］使用时空守恒元与术解元(Conservation element and solution element，CE/SE)方法模拟预混均匀的汽油空气混合物点火起爆过程，分析了爆轰管内扰流片和等离子体点火对两相爆轰参数的影响。
张群［5，6］使用CTPD程序对混合均匀且已经部分预蒸发的液态辛烷－空气两相混合物进行了模拟，分析了点火能量对两相爆轰波形成的影响。
一种旋转爆轰发动机数值模拟点火起爆方法[发明专利]
![一种旋转爆轰发动机数值模拟点火起爆方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/71044e2d640e52ea551810a6f524ccbff121ca29.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810200787.4(22)申请日 2018.03.12(71)申请人 北京理工大学地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人 秦洋 刘艳明 (74)专利代理机构 北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙) 11639代理人 唐华(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)(54)发明名称一种旋转爆轰发动机数值模拟点火起爆方法(57)摘要本发明公开了一种旋转爆轰发动机数值模拟点火起爆方法，属于燃烧空气动力模拟仿真技术领域。
首先进行第一次仿真计算，获得预混气体开始进入旋转爆轰发动机环形燃烧室时的爆轰流场，从中截取包含爆轰波波头和波后预混气体开始进入流场的计算域。
之后将截取的计算域作为模拟点火区进行第二次仿真计算，即可获得单向、连续旋转传播的爆轰波。
本发明方法与现有方法对比，能够实现环形燃烧室平均直径较小的旋转爆轰发动机的数值模拟点火起爆仿真，获得单向传播的爆轰波，具有更加广泛的适用性，不仅能够对环形燃烧室平均直径较小的旋转爆轰发动机模型进行点火，同样也能够适用于环形燃烧室平均直径较大的旋转爆轰发动机。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 108256275 A 2018.07.06C N 108256275A1.一种旋转爆轰发动机数值模拟点火起爆方法，其特征在于包括以下步骤：首先，进行第一次仿真计算，获得预混气体开始进入旋转爆轰发动机环形燃烧室时的爆轰流场，从中截取包含爆轰波波头和波后预混气体开始进入流场的计算域；之后，将截取的计算域作为模拟点火区进行第二次仿真计算，获得单向、连续旋转传播的爆轰波。
2.如权利要求1所述的一种旋转爆轰发动机数值模拟点火起爆方法，其特征在于，第一次仿真计算获取爆轰流场的方法如下：S1：确定旋转爆轰发动机计算模型；模型设置参数包括环形燃烧室的内直径、外直径和轴向长度，以及计算网格的大小、数量；S2：向旋转爆轰发动机环形燃烧室入口端填充预混气体；S3：设置环形燃烧室计算域入口边界、出口边界和上下边界条件；其中，所述入口边界假设有紧密排列的收缩小孔，预混气体通过小孔进入环形燃烧室流场，每个网格的流动情况由该网格的压力决定；所述出口边界分为两种情况：当出口为亚声速时，边界上的压力等于外界背压，其余守恒变量由环形燃烧室流场外推得到；当出口为超声速时，边界上的守恒变量均由环形燃烧室流场外推得到；所述上下边界条件为周期边界，通过对上下边界处网格守恒变量的赋值，来实现爆轰波穿过上边界后从下边界再次进入计算域，从而继续传播；S4：将环形燃烧室计算域的周向边界条件设为固壁条件，紧贴周向边界设置一段高温高压区，包括温度、压力和宽度，其中，高温高压区的宽度与S2中所述预混气体填充宽度相同；S5：开始仿真计算；S6：当爆轰波后有预混气体开始进入环形燃烧室时，停止仿真计算，获得爆轰流场。
连续爆轰发动机起爆、湮灭、再起爆机理的实验研究
连续爆轰发动机起爆、湮灭、再起爆机理的实验研究近年来，随着航空工业的迅速发展，对于发动机的性能和效率要求也越来越高。
而连续爆轰发动机作为一种新型发动机，具有高效能、高推力和高可靠性的特点，受到了广泛关注。
然而，该发动机的起爆、湮灭和再起爆机理仍然是一个研究的焦点。
为了深入了解连续爆轰发动机的起爆、湮灭和再起爆机理，我们进行了一系列实验研究。
首先，我们设计了一个实验装置，模拟了连续爆轰发动机的工作环境。
该装置由燃烧室、进气道、喷油系统和点火系统等组成，能够模拟出高压高温的工作条件。
在实验中，我们首先观察了连续爆轰发动机的起爆过程。
结果表明，起爆过程受到多种因素的影响，例如燃油和空气的混合比、点火能量以及压力和温度等。
我们发现，当燃油和空气的混合比适当时，点火能量足够大，压力和温度达到一定范围时，发动机能够成功起爆。
接着，我们研究了连续爆轰发动机的湮灭过程。
实验结果表明，湮灭过程与起爆过程相反，是由于燃油和空气的混合比不合适、点火能量过小或者压力和温度不足等因素导致的。
当这些因素不满足要求时，发动机无法维持爆燃的状态，从而导致湮灭。
最后，我们研究了连续爆轰发动机的再起爆机理。
实验结果显示，当湮灭发生后，通过增加点火能量、调整燃油和空气的混合比以及提高压力和温度等措施，可以使发动机再次起爆。
这一再起爆机理的研究为进一步优化连续爆轰发动机的性能提供了重要的理论基础。
综上所述，我们通过实验研究了连续爆轰发动机的起爆、湮灭和再起爆机理。
这些研究结果对于进一步提高连续爆轰发动机的性能和效率具有重要意义。
我们相信，通过不断的实验研究和理论探索，连续爆轰发动机将在未来航空工业中发挥更加重要的作用。
爆震发动机的原理
爆震发动机原理爆震发动机是一种基于爆震燃烧的新型发动机，具有高效、低成本、低碳等优点，是未来航空航天领域的重要发展方向。
本文将详细介绍爆震发动机的原理，主要包括以下几个方面：爆震燃烧、爆震波的产生、燃烧室设计、燃料和氧化剂的注入、冷却系统以及控制系统。
一、爆震燃烧爆震燃烧是爆震发动机的核心原理。
它不同于传统的均匀燃烧，其特点是燃烧过程中产生的高温高压燃气可以引发后续燃料的快速燃烧，从而实现高效能量释放。
爆震燃烧的主要优点是可以实现较高的能量密度和较低的燃气温度，从而减少排气污染。
二、爆震波的产生爆震波是爆震发动机中重要的现象。
当高温、高压的燃气在燃烧室内突然释放时，会形成一种冲击波，这种冲击波以音速传播并在燃烧室内来回反射，从而形成爆震波。
爆震波的产生是爆震发动机中燃料高效燃烧的关键。
三、燃烧室设计燃烧室是爆震发动机的核心部件之一。
它的设计需要充分考虑爆震波的产生和传播，以及燃料和氧化剂的注入和混合。
一般来说，燃烧室的设计需要具备以下特点：较短的燃烧室长度、较大的燃烧室截面积、良好的燃料和氧化剂注入系统等。
这些设计特点可以保证爆震波的高效产生和传播，从而实现燃料的高效燃烧。
四、燃料和氧化剂的注入燃料和氧化剂的注入是爆震发动机中重要的环节之一。
注入的燃料和氧化剂需要充分混合，以保证燃料的均匀燃烧。
一般来说，燃料和氧化剂的注入系统需要具备以下特点：较高的注入压力、较好的混合效果、较低的注入温度等。
这些特点可以保证燃料和氧化剂的良好混合，从而实现燃料的均匀燃烧。
五、冷却系统冷却系统是爆震发动机中必不可少的组成部分。
由于爆震发动机中的高温高压燃气会对燃烧室和相关部件造成极大的热负荷，因此需要采取有效的冷却措施来保证发动机的正常运转。
一般来说，冷却系统需要具备以下特点：较高的冷却效率、良好的热分布、较低的冷却损失等。
这些特点可以保证发动机的正常运转，延长其使用寿命。
六、控制系统控制系统是爆震发动机中重要的组成部分之一。
铝粉燃料火箭发动机的爆轰特性研究
科技风2021年6月机械化工DOT10.19392/ki.1671-7341.202116081铝粉燃料火箭发动机的爆轰特性研究刘国秋孙宇航高明桂柯南京理工大学钱学森学院江苏南京210094摘要:航空航天技术是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现，而其中的核心就是发动机的技术。
爆轰燃烧相比于传统的定压燃烧效率和比冲更高，而使用高能量密度的铝粉燃料会释放出更多的能量，在推进剂配方中加入适量的铝粉,可以大幅提高比冲，提供更加稳定、高效的燃烧。
本文讨论了铝粉颗粒的粒径大小、铝粉的含量等对爆轰性能的影响，介绍了含铝燃料火箭发动机的爆轰特性研究现状。
关键词:火箭发动机;铝粉颗粒;爆轰在常规固体火箭推进剂中加入含金属燃料可以大大提高推进剂的能量密度。
铝具有优良的物化性质，便于运输和储存，原材料丰富，爆轰燃烧效率高。
我国也在20世纪80年代展开对爆轰发动机的研究，然而完全以铝粉作为推进剂的固体发动机相关研究很少，目前仍处于起步阶段。
作为火药和推进剂的添加剂,铝粉已被广泛用于工业与军事中。
因此开展对铝粉爆轰特性的研究及其可行性是十分必要且有重要意义的。
1铝粉物理性质对爆轰特性的影响苗勤书、徐更光⑴等通过研究片状和粒状铝粉对爆速、爆压和爆热的影响表明了不同形状的铝粉对其爆轰性能的影响，表1揭示在同一密度下、一定范围内，铝粉的粒度越小，爆速越低，导致此现象的原因还是铝粉比表面积的改变。
表1铝粉形状和粒度对爆速的影响⑴炸药铝粉形状/(g*cm-粒度I1m s'85TNT/15AI 1.4927062701.498062001.49Q257501.6927068401.69Q2676080钝化RDX/20A1片状 1.55100-16067071.558(H100662080钝化HDX/20A1粒状 1.5525卜42070151.556^10067851.55b5667051.559-1666788OAN/2OA1 1.00粗铝粉30701.003080在胡小明、郝成君等⑵的研究中还提到片状铝粉的爆轰性能更佳。
脉冲爆轰发动机第一和第二次循环的数值模拟
文章编号 : 025821825 (2009) 0420439205脉冲爆轰发动机第一和第二次循环的数值模拟于陆军 ,范宝春 ,归明月 ,董 刚(南京理工大学瞬态物理实验室 ,江苏 南京 210094)摘 要 :对脉冲爆轰发动机两次循环工作过程进行轴对称数值模拟 ,考虑了包含 19 个基元反应和 9 种组份的 H 2 2O 22N 2 详细化学反应动力学机理 ,通过改进的 ISA T 方法 (动态自适应建表) 减少反应化学的计算时间 。
数值结果显示了脉冲爆轰发动机充气 ,起爆 ,卸压和再充气的循环工作过程 。
根据数值计算结果 ,详细地讨论了两次循环管 内 、外流场的结构间的差异 。
两次循环中管内 、外流场结构的差异又导致二者推力和冲量的不同 。
关键词 :爆炸力学 ;多循环脉冲爆轰发动机 ;动态自适应建表 ;悬挂激波 文献标识码 : A ①中图分类号 :O381Prop a g atio n A l g o r it h m [ 5 ]) 对多循环脉冲爆轰发动机工作过程进行数值模拟 , 并且基于作者改进的 ISA T0 引 言[ 6 ] ( In Sit u A d ap t ive Ta b ulatio n ) 方法 处理化学反应问题 ,以缩减计算时间 。
基于计算结果 ,对脉冲爆轰发动机前两次循环的管内外流场的结构间的差异及 其对推力的影响进行了详细阐述 。
脉冲爆轰发动机 (p u l s e deto n atio n e n gi n e , P D E ) 是通过利用周期性的爆轰波来产生推力的新概念发 动机 。
典 型 的 脉 冲 爆 轰 发 动 机 的 工 作 频 率 为 402150 Hz 。
连续工作的脉冲爆轰发动机提供的推力是渐趋于稳定 ,此外 ,管外复杂流场中的涡与激波的相 互作用 ,还会导致推力和冲量的振荡 ,所以研究第一 个和第二个循环的管内 、外流场结构差异具有必要 性 。
三角形网格CE／SE方法在带锥形尾喷管两相脉冲爆轰发动机流场计算中的应用
第 ３ １卷
第 ５期
空
气
动
在 同一周期 的不 同时刻 喷管 内流场不 尽相 同 ， 因此很 难 找 到一个 能适 合所 有 时刻 的喷管构 型 ， 这 就使 得建
立在 传统定 常 流动 基础 上 的喷 管设 计 理 论 和 概 念在 这里 不 再 适 用ｕ 。Ｎｏ ｂ ｕ ｙ ｕ ｋ ｉ Ｔ 等 人［ ２ 利用 Ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｇ 算 子分 裂法 和 迎 风 Ｔ ＶＤ 格 式 数 值 模 拟 了多 循 环 下
Ｃ Ｅ ／ Ｓ Ｅ方 法最 先 由 Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ提 出 ， 它 将 时 间 与 空
燃 料 消耗率 低 、 工作范 围广 等优 点 。但 如何 充分 利用
爆 轰产 物 的高温 高压 能 量 来 提 高脉 冲爆 轰发 动机 推
力 仍 为得到 解决 ， 方法 之一 就是在 发动 机尾部 安装 尾
流场简单 ， 压 力 峰 值 比 直 管 中 略 有下 降 ， 此 时 发 动 机 得 到 更 大 的 瞬 时 推力 和 冲 量 ， 总体推进性能提高。
关键词 ： Ｃ Ｅ ／ Ｓ Ｅ方 法 ； 三角形网格 ； 两相爆轰 ； 燃 料 填充 率 ； 锥 形 尾 喷 管
中图 分 类 号 ： Ｖ ２ ３ １ ． ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
Ｐ ＤＥ ） 是 一种 利用 脉冲爆 轰波 来产 生周期 性 冲量 的新
概 念非 定常 推进 系统 ， 具有 热效率 高 、 结 构简 单 、 单 位
一种蜂窝状的高频脉冲爆轰发动机[发明专利]
![一种蜂窝状的高频脉冲爆轰发动机[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2c849254a517866fb84ae45c3b3567ec102ddc9a.png)
专利名称：一种蜂窝状的高频脉冲爆轰发动机专利类型：发明专利
发明人：朱民浩,张彭岗,张增海,潘振华
申请号：CN202111406201.8
申请日：20211124
公开号：CN114183273A
公开日：
20220315
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种蜂窝状的高频脉冲爆轰发动机，涉及航空推进技术领域，包括固定装置、脉冲爆轰管和燃气及空气混合装置；所述固定装置用来支撑定位脉冲爆轰管，所述燃气及空气混合装置用来为脉冲爆轰管提供燃气及空气混合气，火花塞用来点燃燃气及空气混合气；所述火花塞设置在固定装置上。
本发明可以实现燃料与空气的混合，同时通过控制若干电磁阀和若干火花塞实现高频动力输出，解决了现有爆轰发动机的缺陷和不足。
申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
国籍：CN
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脉冲爆轰发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)是基于脉冲式爆轰的非定常新概念推进系统,具有结构简单、热循环效率高、工作范围广的特点,在
降低生产成本和燃料消耗量方面具有很大的潜力.国内外对脉冲爆轰发动机进行了大量的研究[1~3],包括爆轰机理研究、发动机实验研究以及数值仿真计算等,研究多以气态燃料为主,但单位容积能量密度更大的液态燃料显然更符合实际需求,是爆轰推进应用研究的重点.相比较而言,气液两相爆轰的研究更加复杂,液态燃料的喷射雾化以及爆轰管内燃烧转爆轰过程非常困难,研究文献相对较少.美国海军研究生院[4,5]采用预爆轰方式,研究了以乙烯、丙烷以及JP-10为燃料的无阀式PDE的工作过程与性能,主爆轰管工作频率可达30 Hz.PAN-ZENHAGEN等人[6]以液态庚烷为燃料,研究了爆轰波分支点火技术对脉冲爆轰发动机工作过程的影响.在燃料加热至450 K的情况下,采用爆轰波分支点火技术可以将点火时间和DDT时间减少85%.TUCKER等人[7]设计了液态碳氢燃料快速加热气化系统,研究液态燃料庚烷和异辛烷在PDE点火以及DDT性能上的区别,指出燃料种类和喷射时温度对于点火时间的影响不大,而异辛烷形成爆轰更加困难,且爆轰波速度低于理论C-J波速。
从距离左端面0． 1 m 开始，在液滴碰壁后，两种进气方式下的汽油液滴的Ｒ32都迅速减小，但是因为径向进气直接冲击了油雾和PDE 管壁，造成了能量损失，增加了流动阻力，降低了流速，轴向进气下汽油液滴开始雾化得比径向进气快，直到距离左端面0．27 m 处，轴向进气汽油液滴的Ｒ32开始小于径向进气的Ｒ32。
从距离左端面0．52m 处开始，由于气液两相间的相对速度变小，两种进气方式下汽油液滴的Ｒ32也缓慢变小，在管出口处，横截面上汽油液滴的Ｒ32分别为20． 1 μm.。
目前,人类在生产和生活中所使用的能源,约70%是通过燃烧过程获得.燃烧过程在可燃介质中的传播,一般存在着两种模式:一种称为爆燃波,另一种称为爆轰波.爆燃波是借助于热传导、扩散和热辐射等机制在介质中向前传播,这种波的传播速度较低,典型的速度为每秒数米至每秒数十米.爆轰波是借助激波压缩起燃的机制在介质中传播,其传播速度为每秒数千米.估算表明[1],在通过燃烧进行化学能-热能-机械能转换的过程中,采用爆轰方式,能源转换效率约为50%,而采用爆燃方式只能得到约30%的能源转换效率.这是因为爆轰过程接近于等容压缩加绝热膨胀的过程,爆燃过程是近似的等压过程.然而,不论是在飞机、火箭、汽车、轮船等运载工具的发动机内,或是在燃煤、燃油、燃气等发电设备的燃烧室内,进行的都是爆燃过程.之所以如此,是因为爆轰过程速度过于剧烈,能源释放率过高,难以驾驭.。