CE-SE方法在脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)氣液兩相爆轟流場計(jì)算中應(yīng)用的研究.pdf

1、脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用脈沖式爆轟波產(chǎn)生推力的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)。與傳統(tǒng)的以等壓方式燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單、熱循環(huán)效率高、單位燃料消耗率低、工作范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，這使得它在軍用和民用方面具有廣闊的應(yīng)用前景，將成為未來重要的新型推進(jìn)系統(tǒng)。本文以液體燃料脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，針對(duì)兩相爆轟流場的特點(diǎn)，建立兩相爆轟控制方程，應(yīng)用近期發(fā)展起來的時(shí)空守恒元和求解元方法(簡稱CE/SE方法)數(shù)值求解，用Fortran語言編寫程序模擬兩相爆轟過程。

2、根據(jù)時(shí)空守恒元與求解元思想，推導(dǎo)了一維、二維和三維CE/SE方法的計(jì)算格式，用于對(duì)脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)管內(nèi)氣液兩相爆轟一維、二維、三維流場的數(shù)值計(jì)算。主要內(nèi)容包括：
　　 (1)推導(dǎo)了一維CE/SE方法的計(jì)算格式，用于脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)汽油/空氣兩相爆轟流場的一維數(shù)值計(jì)算，編寫了相關(guān)計(jì)算程序，分析并討論了一維兩相爆轟波傳播過程中物理量的變化規(guī)律。數(shù)值實(shí)踐表明：CE/SE方法可高效捕獲爆轟波等強(qiáng)間斷。
　　 (2)推導(dǎo)了二維無粘C

3、E/SE方法的計(jì)算格式，編寫了相關(guān)計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)兩相流場的數(shù)值模擬，獲得了脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場的變化規(guī)律，分析并討論了液滴尺寸分布以及不同的起爆溫度和起爆壓力對(duì)兩相燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程的影響。計(jì)算結(jié)果表明：起爆溫度和起爆壓力越大，汽油霧化后液滴尺寸越小，越有利于實(shí)現(xiàn)燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程。
　　 (3)推導(dǎo)了二維粘性和湍流CE/SE方法的計(jì)算格式，分別用于脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)兩相粘性和湍流爆轟流場的數(shù)值模擬，編寫了相關(guān)計(jì)算程序

4、，得到了脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)兩相粘性流場和湍流流場的變化規(guī)律，分析并討論了擾流片片數(shù)和間距對(duì)兩相燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程的影響。研究發(fā)現(xiàn)：相對(duì)于無粘模型，應(yīng)用粘性或湍流模型來描述兩相爆轟過程，可更加精細(xì)刻畫流場特性，更加符合實(shí)際過程。計(jì)算結(jié)果表明：擾流片可有效促進(jìn)燃燒向爆轟轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。
　　 (4)推導(dǎo)了三維無粘CE/SE方法的計(jì)算格式，用于脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)兩相流場的數(shù)值計(jì)算，編寫了相關(guān)計(jì)算程序，分析并討論了三維無粘兩相爆轟流場的變化規(guī)律。研究

5、發(fā)現(xiàn)，在燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程中，存在明顯的三維效應(yīng)。本文詳細(xì)刻畫了兩相燃燒轉(zhuǎn)爆轟過程中爆轟波三維結(jié)構(gòu)特征。
　　 (5)推導(dǎo)了三維粘性CE/SE方法計(jì)算格式，用于脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)兩相流場的數(shù)值計(jì)算，編寫了相關(guān)計(jì)算程序，分析并討論了三維兩相粘性爆轟流場的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：三維粘性數(shù)值計(jì)算結(jié)果比三維無粘數(shù)值計(jì)算結(jié)果更真實(shí)地反映爆轟流場特性，尤其在近壁附近，可更加精細(xì)刻畫爆轟波的三維結(jié)構(gòu)特征。
　　 (6)進(jìn)行了以汽油/空氣為工質(zhì)