超聲速氣流中的爆震過程研究.pdf

1、本文以超聲速可燃?xì)獗鹑紵秊檠芯繉?duì)象，結(jié)合高精度自適應(yīng)網(wǎng)格加密數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與理論分析，對(duì)超聲速可燃?xì)獗鹌鸨?、傳播模態(tài)以及自持機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　為深入了解認(rèn)識(shí)超聲速可燃?xì)鉄嵘淞鞅鹌鸨瑐鞑ゼ捌渥猿謾C(jī)理，在等直管道中開展數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，研究了熱射流對(duì)于爆震起爆和自持傳播的作用，以及超聲速來流條件下爆震的傳播模態(tài)。結(jié)果表明，熱射流噴入超聲速流場(chǎng)后會(huì)促成過驅(qū)爆震的形成?？刂茻嵘淞鞯膰娮⒖梢蚤g接控制收縮通道，一定程度上可以實(shí)

2、現(xiàn)對(duì)超聲速可燃?xì)獗饌鞑サ目刂?。?duì)于超聲速來流馬赫數(shù)和靜壓而言，存在一個(gè)成功起爆的區(qū)間；對(duì)于其它參數(shù)則存在一個(gè)成功起爆與否的臨界值。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)表明，超聲速來流條件下熱射流點(diǎn)火后流場(chǎng)中主要存在兩種燃燒模式。
　　針對(duì)真實(shí)超聲速來流不均勻特性，分別開展了速度不均勻和組分不均勻條件下爆震數(shù)值模擬，探索不均勻超聲速來流條件下爆震起爆與自持傳播的可行性。結(jié)果表明，在速度不均勻超聲速可燃?xì)饬鲌?chǎng)中形成動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的激波/馬赫爆震波結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)勻速穩(wěn)定前

3、傳。組分不均勻超聲速可燃?xì)庵?，發(fā)現(xiàn)了流場(chǎng)中存在爆震側(cè)向膨脹的周期動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和一種新的爆震動(dòng)態(tài)平衡模態(tài)。
　　考慮燃燒室型面對(duì)于超聲速可燃?xì)獗鸬挠绊?，分別對(duì)凹腔耦合型面與擴(kuò)張型面條件下的爆震燃燒開展研究，探索燃燒室型面對(duì)超聲速氣流中爆震起爆與傳播特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，凹腔能夠促進(jìn)熱射流成功實(shí)現(xiàn)爆震起爆，并導(dǎo)致過驅(qū)爆震波的形成。擴(kuò)張型面條件下，膨脹扇引起的流場(chǎng)不均勻性會(huì)導(dǎo)致在激波后方生成未燃射流，提出了未燃射流與已燃產(chǎn)物的快速湍流

4、混合的新機(jī)制和爆震波面基本實(shí)現(xiàn)駐定傳播的機(jī)理，并且發(fā)現(xiàn)了一定范圍內(nèi)盡管膨脹率增大，擴(kuò)張角度增大時(shí)爆震傳播速度更快的現(xiàn)象。
　　基于真實(shí)三維爆震，開展大規(guī)模詳細(xì)反應(yīng)三維超聲速可燃?xì)獗饠?shù)值模擬，深入研究超聲速可燃?xì)庵姓鎸?shí)的熱射流起爆與傳播過程。結(jié)果表明，三維爆震中側(cè)壁能夠促進(jìn)三波線的碰撞與反射，對(duì)超聲速可燃?xì)庵械谋鹌鸨饔藐P(guān)鍵。盡管三維CJ爆震特征參數(shù)同二維CJ爆震幾乎一致，然而三維爆震在主振蕩之外還存在一個(gè)次振蕩模式，體現(xiàn)出了更