爆轰发动机

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.。