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文檔簡介
1、脈沖爆轟發(fā)動機是當前研究的熱點,有效點火是其關鍵技術之一。由于直接起爆需要的能量特別大,因此利用小的點火能量,在較短的距離內形成穩(wěn)定爆轟,即DDT,更具有應用前景。 本文對共振腔內的聚心燃燒形成爆轟的現(xiàn)象進行了實驗和數(shù)值研究。鑒于該現(xiàn)象比較復雜,涉及到激波與火焰的作用和射流火焰對撞兩個基本的物理現(xiàn)象,因而本文先對這兩個基本現(xiàn)象進行了實驗和數(shù)值研究。 在具有平面反射壁和拋物型反射壁的兩種燃燒室內,利用高速分幅陰影攝像系統(tǒng)記
2、錄了激波與火焰作用過程的流場變化。數(shù)值計算基于詳細基元化學反應的二維軸對稱的Navier-Stokes方程,采用考慮橫波修正的有限體積方法。結果表明:無論是平面反射壁還是拋物型反射壁,球型火焰在入射激波作用下,軸心附近被未燃氣體穿透,形成筒狀火焰,其內外側皆為未燃氣體。而反射激波的作用使火焰局部區(qū)域的渦量方向發(fā)生改變,形成了將新鮮未燃氣體卷入火焰內部的頭部渦環(huán),這使得火焰燃燒速率和徑向傳播速度急劇增加,從而使火焰成為蘑菇云狀?;鹧鎯鹊母?/p>
3、溫低密區(qū)域使入射激波分叉成λ波,當反射激波穿越火焰時,產生的斜激波在軸線和火焰陣面上反復反射,形成復雜的激波列。與平面反射激波相比,聚焦反射激波與火焰作用的初始階段,反射形成的橫波將火焰向軸心壓縮,最終形成的蘑菇云的體積較大。 對射流火焰對撞的實驗和計算結果分析,可知,在射流火焰進入燃燒室時,由于Helmhotz不穩(wěn)定的作用,逐漸發(fā)展成帶有渦環(huán)的蘑菇云。對流傳熱在火焰隨后的傳播過程中,占據(jù)了主導地位。當射流火焰在軸線碰撞后,背景
4、流場的作用使得形成的火焰桿直徑變化很小,而在碰撞平面上形成的火焰盤的厚度逐漸變薄。 結合前面兩種現(xiàn)象的討論結果,并采用先兩端敞開,再將~端封閉,隨后通過改變封閉端形狀的方式,從數(shù)值計算的角度逐步深入的探討了聚心燃燒誘導爆轟的機理。計算結果表明,聚心火焰誘導的激波在軸線、壁面和反射端面來回反射的過程中,頻繁穿越火焰,使其持續(xù)失穩(wěn),最終實現(xiàn)爆轟。最后,根據(jù)此原理,成功設計和制作了爆轟發(fā)生器,實現(xiàn)了低能量點火、管內無障礙物和短距離內形
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