吸氣式連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(jī)工作特性研究.pdf

1、本文以吸氣式連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震為對象，結(jié)合數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)分析了爆震波的起爆過程、流場結(jié)構(gòu)及傳播特性，對比研究了試驗(yàn)工況、幾何構(gòu)型等因素對發(fā)動機(jī)性能的影響規(guī)律。
　　對噴注面板情況下連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震開展了三維數(shù)值研究，燃料在頂部噴注時，穩(wěn)定傳播后的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震波流場特征主要包括爆震波、斜激波、三角形可燃?xì)怏w區(qū)、可燃?xì)馀c上一輪燃燒產(chǎn)物的接觸面，爆震波面可抵達(dá)燃燒室頂部，但受到噴注面板阻擋，只在下側(cè)膨脹。當(dāng)燃料在下游噴注時，基本流場特征

2、與燃料在噴注面板噴注時相同，但高壓爆震燃燒產(chǎn)物可沿軸向兩側(cè)膨脹，在兩側(cè)都形成了斜激波。通過燃料噴注位置可控制爆震燃燒放熱區(qū)位置，但對流場結(jié)構(gòu)特征和傳播過程影響不大。
　　對吸氣式條件下連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震波進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，分析了起爆過程，發(fā)現(xiàn)初始熱射流不在反方向上引起爆震波時，起爆過程更簡單，從點(diǎn)火到形成穩(wěn)定傳播的爆震波時間間隔更短；穩(wěn)定傳播后的爆震波頭個數(shù)跟點(diǎn)火區(qū)個數(shù)無關(guān)，連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震波在起爆過程中具有自調(diào)節(jié)能力。在超聲速來流條件下

3、，所形成的爆震波仍可持續(xù)旋轉(zhuǎn)傳播，但高壓爆震燃燒產(chǎn)物會影響到進(jìn)氣過程，在來流加速段內(nèi)引起了正激波。對比研究了來流總溫、燃燒室半徑、放熱區(qū)位置的影響，發(fā)現(xiàn)來流總溫較高時，加速段內(nèi)的正激波位置更靠下游，平均出口壓力更低、速度更高；燃燒室半徑越小，連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震波受曲率的影響程度較大，內(nèi)、外壁面處的壓力峰值差別越大；當(dāng)爆震燃燒區(qū)域位于擴(kuò)張段內(nèi)時，燃燒室平均壓力降低，加速段內(nèi)的正激波位置更靠下游。
　　在吸氣式條件下試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震波

4、穩(wěn)定工作，傳播頻率達(dá)5kHz，平均傳播速度為1600m/s。保持混合氣當(dāng)量比不變，爆震波傳播速度隨推進(jìn)劑流量的增加略有上升，且傳播過程的穩(wěn)定性增大。通過三維數(shù)值模擬，對比研究了來流總溫、燃燒室半徑、反應(yīng)區(qū)構(gòu)型、來流加速段面積比和噴管面積比對發(fā)動機(jī)性能的影響。發(fā)現(xiàn)來流總溫較大、放熱區(qū)位于擴(kuò)張段內(nèi)、來流加速段面積比較小時，來流加速段內(nèi)的正激波位置更靠下游，激波強(qiáng)度更大，引起的總壓損失更大，發(fā)動機(jī)性能降低；燃燒室半徑通過改變?nèi)肟诿娣e對流量和推