稠密颗粒床中点火传火过程的两维两相流数值模拟

本文结合火炮工程背景,建立伴随化学反应的稠密颗粒群气固两相非定常两维轴对称流和点火器内的非定常一维两相流数学模型,并考虑点火器对主装药床的耦合作用。采用MacCormack两步差分格式,模拟点火传火过程中火焰传播及其物理量沿轴向和径向变化规律。部分计算结果与实验结果相吻合。发现点火开始阶段存在明显的径向效应,当火焰波传到固壁后,轴向流占主要优势。     

点火管破孔的随机过程的一维两相流计算

从宏观的角度考虑了破孔过程中的随机因素,提出了破孔压差的概念,把各个传火孔的破孔压差看作是服从正态分布的独立随机变量,建立了该过程的随机模型,并用Monte Carlo方法进行了随机模拟。所得结论对点火系统的设计安全性具有一定的指导意义。     

预混燃气高压不稳定燃烧实验研究

以冲压加速器为工程背景,着重研究预混燃气高压不稳定燃烧问题。采用实验方法,分析预混燃气装填压力、配比等因素对不稳定燃烧的影响;采用频谱分析方法,分析诸因素对压力振动特性的影响。实验给出的预混燃气的装填压力及配比的范围,可直接应用于冲击加速器射击实验,这对于减少冲压加速器高压异常事故具有重要的实际意义。     

非标定波长调制吸收光谱气体测量研究

为消除可调谐激光调制吸收光谱气体测量技术对于标定过程的依赖,研究了二次谐波信号的非标定波长调制气体测量方法.通过对测量的二次谐波线型进行分析,给出相同工况下二次谐波模拟信号,并利用测量与模拟二次谐波信号进行线性拟合直接计算气体浓度.实验室内采用非标定波长调制气体测量方法,利用 6336.24 cm^-1处特征吸收谱线对10 cm长气体吸收池内的CO₂进行了测量.结果表明,非标定波长调制气体测量方法可适应各种不同条件,适合于现场气体在线测量.当调制系数在1.8—3. 关键词： 波长调制 二次谐波 吸收光谱 半导体激光器     

基于液体碳氢燃料的旋转爆轰燃烧特性研究

为了探索液体碳氢燃料参与旋转爆轰所产生的不完全燃烧现象,采用守恒元与求解元方法,开展柱坐标系下的汽油/空气两相旋转爆轰燃烧室三维数值模拟研究,针对燃料喷注压力和反应物当量比对旋转爆轰流场结构及燃烧室性能的影响进行分析。分析结果表明:保持总当量比为1.00,随着燃料喷注压力的上升,燃烧室内燃料不均匀分布增强,产生局部富燃区,燃料在燃烧室未能完全反应,导致燃烧室燃料比冲下降;保持喷注压力不变,减小当量比,在贫燃工况下依然存在局部富燃区,导致燃烧室内出现不完全燃烧现象,降低燃烧室比冲性能。由此可知,反应物喷注方案对气液两相旋转爆轰的不完全燃烧有显著影响。     

气相爆轰波冲击气固界面的透反射特性

为了研究气相爆轰波冲击气固界面过程中透射波和反射波的相关特性,建立爆轰波冲击气固界面的一维理论模型,对不同初始压力条件下爆轰波到达气固界面后的界面两侧的压力和界面速度变化进行分析。利用时空守恒元求解元方法对气相爆轰波冲击气固界面过程进行数值模拟,分析气体部分反射波的压力分布和速度变化规律及透射入固体中应力波的波形和波速特征,并搭建气相爆轰波冲击活塞实验装置进行进一步验证。结果表明:气体爆轰波到达气固界面后,在固体中透射指数形式的弹性波,并在界面处向气体区反射一道激波。爆轰波后的稀疏波与反射激波相交,削弱反射激波,最终形成稳定激波回传。气固界面在稀疏波和反射稀疏波的作用下,压力和速度逐渐下降,最终也形成稳定状态。在不同混气初始压力情况下,爆轰波冲击过程中产生的最高压力和爆压的比值基本保持不变。理论模型对特征点相关物理量的计算值和实验数据符合的较好。     

多管PDE爆轰噪声传播过程物理特性实验研究

为研究多管脉冲爆轰发动机爆轰噪声传播过程及声波物理特性,对单管至四管脉冲爆轰发动机爆轰噪声物理特性开展实验研究,获得了多管脉冲爆轰发动机爆轰噪声的波形、声压衰减规律、辐射特性、持续时间和频谱特性等物理参数。结果表明:在管口区域,爆轰噪声峰值衰减较快,在远离管口区域,衰减速率逐渐放缓。随着爆轰管数量的增加,爆轰峰值噪声在各方位角上的声压级逐渐增大。在远场区域内爆轰噪声指向性图呈“M”形。随着爆轰管数量的增加,爆轰噪声的A/B持续时间均增加。爆轰噪声是能量主要集中在中低频段的宽频噪声,其频谱峰值和峰值所在频点随爆轰管数量的增加而改变。      

涡轮导向器对旋转爆轰波传播特性影响的实验研究

为了研究涡轮导向器对旋转爆轰波传播特性的影响,以氢气为燃料,空气为氧化剂,在不同当量比下开展了实验研究.基于高频压力传感器及静态压力传感器的信号,详细分析了带涡轮导向器的旋转爆轰燃烧室的工作模式以及涡轮导向器对非均匀不稳定爆轰产物的影响.实验结果表明:在当量比较低时,爆轰燃烧室以快速爆燃模式工作;逐渐增大当量比,爆轰燃烧室开始以不稳定旋转爆轰模式工作;继续增大当量比,爆轰燃烧室以稳定旋转爆轰模式工作,且旋转爆轰波的传播速度和稳定性均随当量比的增大逐渐提高.爆轰波下游的斜激波与涡轮导向器相互作用,涡轮导向器对压力振荡的幅值具有明显的抑制作用,但对压力振荡频率的影响较小.随着当量比的增大,涡轮导向器上下游的静压均同时增大,经过涡轮导向器的作用,涡轮下游静压明显降低.     

填充系数对脉冲爆轰发动机爆轰噪声影响的实验研究

为探索不同填充系数下气液两相脉冲爆轰发动机爆轰噪声特点,搭建了能够准确调节气液两相脉冲爆轰发动机填充系数的噪声测试实验系统,对800 mm和3000 mm处不同角度下脉冲爆轰发动机爆轰噪声特性进行了研究。结果表明,随着填充系数的增加,冲击噪声幅值与射流噪声幅值随之增大,但射流噪声幅值与冲击噪声幅值的比值降低;在爆燃与爆轰的转折点,冲击噪声幅值与射流噪声幅值显著增加;爆燃阶段下的冲击噪声幅值与射流噪声幅值增加速率小于爆轰阶段;随着距离的增加,填充系数对冲击噪声与射流噪声的增强作用有所减弱,冲击噪声的衰减速度快于射流噪声;随着填充系数的增加,当距离较小时指向性明显,当距离较大时指向性不明显。      

Acoustic characteristics of pulse detonation engine with ellipsoidal reflector

Acoustic characteristics of a pulse detonation engine(PDE) with and without an ellipsoidal reflector are numerically and experimentally investigated. A two-dimensional(2 D) non-splitting unstructured triangular mesh Euler solver based on the space-time conservation element and solution element(CE/SE) method is employed to simulate the flow field of a PDE.The numerical results clearly demonstrate the external flow field of the PDE. The effect of an ellipsoidal reflector on the flow field characteristic near the PDE exit is investigated. The formation process of reflected shock wave and reflected jet shock are reported in detail. An acoustic measurement system is established for the PDE acoustic testing. The experimental results show that the ellipsoidal reflector changes the sound waveform and directivity of PDE sound. The reflected shock wave and reflected jet shock result in two more positive pressure peaks in the sound waveform. The ellipsoidal reflector changes the directivity of PDE sound from 20 to 0. It is found that the peak sound pressure level(PSPL) and overall sound pressure level(OASPL) each obtain an increment when the PDE is installed with a reflector. The maximum relative increase ratio of PSPL and OASPL are obtained at the focus point F2, whose values are 6.1% and 6.84% respectively. The results of the duration of the PDE sound indicate that the reflecting and focusing wave generated by the reflector result in the increment of A duration and B duration before and near focus point F2. Results show that the ellipsoidal reflector has a great influence on the acoustic characteristic of PDE sound. The research is helpful for understanding the influence of an ellipsoidal reflector on the formation and propagation process of PDE sound.