引射器位置对脉冲爆震发动机性能影响

以氢气和氧气混合物为例,通过对加装收敛扩张型引射器,采用数值计算方法对脉冲爆震发动机性能进行模拟,获得了爆震管出口相对引射器喉部处于上游、中间和下游三种引射器位置对脉冲爆震发动机性能的影响规律.计算结果表明,爆震管出口相对引射器喉部处于下游时的增推效果最好,处于中间时次之,上游时效果最差.将二次流率与增推比进行比较,发现引射器的冲量增推比随引射的二次流率增加而增大.     

喷管结构形式对爆震发动机性能影响分析

为了研究喷管结构形式对爆震发动机性能的影响,本文以氢气和氧气混合物为例,对不同喷管结构形式的爆震发动机工作过程进行了数值模拟。模拟结果表明:采用收敛型喷管可以增加爆震管内压力,但会造成喷管内的负推力;采用扩张型喷管会使得喷管内的压力迅速下降,但可以提供正推力;采用收扩型喷管时喷管的冲量一般较低,但爆震管的冲量会有提升,可以显著提高爆震发动机性能。     

脉冲爆震发动机进气道气动性能的数值研究

采用有限体积法计算了脉冲爆震发动机某轴对称超音速进气道在3种 不同出口条件(单个正弦扰动压力、某脉冲爆震发动机爆震室头部表压和进气道出口堵塞) 下的进气道内结尾正激波的运动情况，得出了进气道内结尾正激波运动特性和不同出口条件 的关系. 在计算中，采用了多块结构化网格，控制体积的界面无黏通量采用三阶迎风格 式插值获得，同时采用了minmod通量限制器以确保在激波处的解的物理特性；扩散通量采 用二阶中心差分格式插值获得. 定常计算采用当地时间步法，非定常计算采用双时间步法. 离散的代数方程采用交替方向迭代法求解。     

多循环脉冲爆震发动机流场数值研究

针对二维带有收敛扩张喷管的脉冲爆震发动机模型，采用带基元化学反应的Euler方程组和H2、空气的9组分20基元反应，对发动机在前六个工作循环的流场进行了数值模拟。通过对前几个循环流场进行比较，发现脉冲爆震发动机在第五个循环后流场就基本稳定，单循环得到的流场和多循环稳定后的流场有很大的差别，同时喷管对发动机内流场影响特别大。     

横向爆震射流起爆爆震过程的数值模拟

对氢气/空气化学恰当比混合物中横向喷射的爆震射流在爆震室中起爆爆震波的过程和机理进行了数值模拟,并探讨了爆震射流位置和填充速度对其的影响。结果表明:爆震波分叉传播后会发生衍射并衰减,但随后可在联焰管壁面产生高温高压区域,引发二次起爆。且联焰管距离爆震室推力壁越小,其形成的壁面效应越有助于爆震形成;填充速度越大,爆震波形成位置越靠前。     

增强型喷射器对爆轰波DDT过程的影响

在激波、火焰及射流同时存在的流场中,组织燃烧转爆轰过程是脉冲爆震发动机实现点火、起爆的关键问题。设计一类喷射器,采用C_2H_2/O_2/Ar反应,数值验证了该喷射器能增强爆震室燃料燃烧转爆轰的可行性,并讨论了流场中热点的点火机制。结果显示:该装置在流场中可激发不稳定性,产生漩涡,加速能量、质量的交换。流场产生热点,促进火焰速度加快,追赶前导激波。喷射器位置影响前导激波的运动速度。在一定范围内,前导激波速度越大,碰撞产生的热点越容易激发燃烧转爆轰过程。     

脉冲爆轰发动机的系统性能分析

采用简化的脉冲爆轰推进装置模型,利用热循环效率分析方法,推导了包含进气道总压恢复系数的热循环效率公式. 并在特定来流条件下,考察了一个爆轰循环中进气道总压恢复系数和燃烧室初始温度对热循环效率和比冲的影响. 研究发现,降低来流总压损失有助于提高热循环效率,而提高燃烧室初始温度能更有效地提高热循环效率. 据此,提出了多级重起爆脉冲爆轰发动机概念,利用在突扩截面上解耦的爆轰波的前导激波去再次压缩工质,进一步提高工质的热力学参数,从而提高脉冲爆轰装置的热循环效率. 推导了此种构型PDE的热循环效率计算公式,并对多级重起爆脉冲爆轰发动机进行了原理性论证. 研究结果表明,多级重起爆方法提高了燃烧室的爆前温度,从而有效地提高脉冲爆轰发动机热循环效率. 最后,关于出口工质的非完全膨胀的情况,做了定性的阐述,认为只有降低工质的出口压力,才能更有效增加工质的出口动能,从而提高热循环效率.      

脉冲爆轰发动机技术的原理和实验研究进展综述

脉冲爆轰发动机是一种新概念引擎,具有热循环效率高的显著优点。介绍了脉冲爆轰发动机的基本工作原理、优点和军用、民用上的广阔前景;综述了脉冲爆轰最新的实验研究进展;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。     

斜爆轰发动机的推力性能理论分析

爆轰燃烧具有释热快、循环热效率高的特点. 斜爆轰发动机利用斜爆轰波进行燃烧组织, 在高超声速吸气式推进系统中具有重要地位. 以往研究主要关注斜爆轰波的起爆、驻定以及波系结构等, 缺少从整体层面出发对斜爆轰发动机开展推力性能分析. 本文将斜爆轰发动机内的流动和燃烧过程分解成进气压缩、燃料掺混、燃烧释热和排气膨胀4个基本模块并分别进行理论求解, 建立了斜爆轰发动机推力性能的理论分析模型. 在斜爆轰波系研究成果的基础上, 选取了过驱动斜爆轰、Chapman?Jouguet斜爆轰、过驱动正爆轰和斜激波诱导等容燃烧等4种燃烧模式来描述燃烧室内的燃烧释热过程, 并对比分析了不同燃烧模式对发动机比冲性能的影响. 此外, 还获得了不同来流参数、燃烧室参数和进排气参数等对发动机推力的影响规律, 发现来流马赫数和尾喷管的膨胀面积比是发动机理论燃料比冲的主要影响因素. 最后, 结合以往关于受限空间内斜爆轰波驻定特性等方面的研究成果, 提出了斜爆轰发动机燃烧室的设计方向.      

偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙复合材料摩擦学性能的影响

在栓-盘摩擦磨损试验机上考察了干摩擦条件下偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙（PA1010）复合材料摩擦学性能的影响,采用不迩显微镜观察分析了偶件表面转移膜的形貌。结果表明,碳纤维能够明显提高PA1010的耐磨性能,当碳纤维增强相的质量分数为10%和20%时,增强PA1010复合材料的磨损率比非增强PA1010的降低3～6倍。这是由于碳纤维起到了承载作用并具有较强的抗犁削能力所致,磨损表面形貌光学显微分析表明：磨损前后偶件表面形貌发生了明显的变化;当偶件表面粗糙度Ra处于0.11～0.13um范围内时,复合材料的摩损率最低;随Ra值的增大或减小微切削和转移膜疲劳脱落加剧致使复合材料的磨损率快速增大。     

Effect of scale on the onset of detonations

Critical conditions for onset of detonations are compared at (1) two significantly different scales, (2) for a range of -air mixtures diluted with C, O, and (3) for two types of geometry – one a long obstructed channel and the other a room with a relatively small aspect ratios. For the range of scales, mixtures, and initial conditions tested, the detonation cell size was shown to be a reliable scaling parameter for characterization of detonation onset conditions. An experimental correlation is suggested for the critical detonation onset conditions. This correlation is based on a wide variety of available experimental data on DDT in mixtures of hydrogen and hydrocarbon fuels with air and on the use of detonation cell size as a scaling parameter characterizing the mixture. Received 14 November 1999 / Accepted 16 February 2000     

A study on jet initiation of detonation using multiple tubes

A detonator consisting of a dense bundle of small-diameter tubes (4.4–19 mm) is tested experimentally using stoichiometric mixtures of hydrogen–oxygen and hydrogen–air. Tests are conducted in a 5,200-mm long detonation tube fitted with a schlieren photograph section and smoked foil to record the deflagration to detonation (DDT) transition. It is confirmed that the flame jet emanating from the tube assembly causes detonation initiation immediately downstream of the detonator, with little dependence on the size of the detonation tube. For the fuel–air mixture, the insertion of Shchelkin spirals into each of the smaller tubes enhances the development of the turbulent flame jet, leading to a shorter DDT distance. Multi-point spark ignition is also shown to provide a further reduction in the DDT distance compared to single-point ignition. PACS 47.40.-x; 47.40.Nm; 47.70.Fw; 82.40.-g; 82.40.Fp     

气/固/液三相混合物燃烧转爆轰过程实验研究

利用多相燃烧爆炸实验系统,通过高压喷粉/喷雾以及高能点火等过程,对化学当量比条件下3种 典型燃料空气炸药,即硝基甲烷/铝粉/空气、硝酸异丙酯/铝粉/空气、乙醚/铝粉/空气三相混合物的燃烧转爆 轰过程进行了实验研究,同时根据实验结果对比了3种三相混合物的燃爆性能。得到了三相悬浮混合物燃烧 转爆轰过程的宏观规律以及三相混合物燃爆性能随质量浓度变化的规律。     

Role of the inclination of an inverted‐V upper plate on the heat and flow behavior of trapped gases in a modified Rayleigh–Bénard cavity

Thermal buoyant air inside a modified Rayleigh–Bénard (RB) cavity bounded by a lower flat plate and an inverted‐V upper plate has been investigated numerically using the finite‐volume method. The second‐order‐accurate QUICK and SIMPLE schemes were used for the discretization of the convective terms and the pressure–velocity coupling in the set of conservation equations, respectively. The problem under study is controlled by two parameters: (1) the Rayleigh number ranging from 10³ to 10⁶ and (2) the relative height of the vertical sidewalls d. In reference to the latter, it varies from one limiting case corresponding to the standard RB cavity (a rectangle with d = 1) to another limiting case represented by an isosceles triangular cavity where d = 0. The numerical results for the velocity and temperature fields are presented in terms of streamlines, isotherms, local and mean heat fluxes. An additional effort was devoted to determine the critical Ra values characterizing the transition from symmetrical to asymmetrical buoyant airflow responsive to incremental changes in Ra. For purposes of engineering design, a general correlation equation for the Nusselt number in terms of the pertinent Ra and d was constructed using nonlinear multiple regression theory. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Influence of the Prandtl Number on the Unsteady Thermo-Fluid Dynamic Field Around a Thick Plate

The problem of a semi-infinite “thick” plate impulsively accelerated to a constant speed is discussed, considering a compressible laminar boundary layer when the thermo-fluid dynamic field in the flow is coupled with the thermal field in the solid (conjugated heat transfer). Different cases are defined by the boundary condition for the thermal field on the unwetted plate side, A first-order analytical approximation of a more general method of solution is here proposed, with emphasis to the analysis of the effects of the Prandtl number (Pr), when the temperature on the unwetted side of the plate is assumed constant. The comparison with some reference solution available for the limiting conditions of steady flow and plate of infinite length shows a very satisfactory accuracy of the present results in spite of the first order approximation.     

壁面对串列双圆柱尾迹影响的实验研究

为研究壁面对近壁等直径串列双圆柱尾迹特性的影响,用PIV和压力传感器测量尾迹湍流的涡结构及频谱.实验在循环水槽内进行,基于圆柱直径D的雷诺数为1696,壁面边界层厚度为6.6D.影响尾迹流场结构的两个重要的特征参数是T/D和G/D(T为两圆柱中心间的距离,G为圆柱下表面与壁面间的距离),文中主要考察G/D的影响.实验中...