回流型脉冲爆震燃烧室结构动态响应实验研究

1

作者 景鑫 曾涵 +4 位作者 卢伶 张军利 李勍 卢杰 郑龙席 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期205-215,共11页

脉冲爆震燃烧室是脉冲爆震发动机的核心部件,工作过程中承受高温以及周期性高速移动的瞬态高压载荷,爆震室的强度和安全性是其工程应用的前提。本文针对一种新型的回流型爆震室,建立了台架工作环境的爆震室压力、温度、动态应变试验测... 脉冲爆震燃烧室是脉冲爆震发动机的核心部件,工作过程中承受高温以及周期性高速移动的瞬态高压载荷,爆震室的强度和安全性是其工程应用的前提。本文针对一种新型的回流型爆震室,建立了台架工作环境的爆震室压力、温度、动态应变试验测试平台,初步开展了5 Hz工况下的气/热载荷与结构动态响应测试与分析。结果表明:爆震室空间内包含完整起爆过程以及压力反传,压力时空变化比爆震波理想传播模型更加复杂;爆震室结构表现出受高速冲击爆震压力载荷引起的瞬态响应的同时,压力在回流型结构内传播产生弯矩,将引起爆震室结构的低频弯曲振动;爆震室的低频响应包含50 Hz,173 Hz和224 Hz等频率成分,幅值分散性小,而高频成分主要分布在10~30 kHz,幅值分散性较大。 展开更多

关键词 脉冲爆震发动机 回流型脉冲爆震燃烧室 试验 脉冲爆震载荷特性 动态响应

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脉冲爆震外涵加力涡扇发动机总体性能研究

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作者 彭辰旭 郑龙席 +2 位作者 卢杰 罗振坤 张佳博 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期149-156,共8页

为研究外涵装有脉冲爆震燃烧室(PDC)的混合排气涡扇发动机性能,建立其性能模型。研究了隔离段总压恢复系数和外涵循环参数对PDC特性和整机性能的影响;分析了发动机性能参数对部件参数的敏感性;在相同设计循环参数下与传统加力涡扇发动... 为研究外涵装有脉冲爆震燃烧室(PDC)的混合排气涡扇发动机性能,建立其性能模型。研究了隔离段总压恢复系数和外涵循环参数对PDC特性和整机性能的影响;分析了发动机性能参数对部件参数的敏感性;在相同设计循环参数下与传统加力涡扇发动机性能进行了对比。结果表明:提高隔离段总压恢复系数能够增大PDC增压比,提升发动机性能;风扇压比一定,涵道比增大,发动机耗油率和单位推力增大;风扇压比增大,涵道比在0.2~0.4时,单位推力先增大后减小,涵道比在0.4~0.5时,单位推力先增大后基本不变,涵道比在0.5~0.9时,单位推力一直增大,但增幅逐渐减小。不同涵道比下耗油率随风扇压比增大一直减小;发动机性能对直接影响外涵气流状态参数的部件参数敏感性高;由于PDC的增压特性,脉冲爆震外涵加力发动机仅利用外涵部分气流组织燃烧就可使单位推力与传统加力涡扇发动机相当,且耗油率在设计点降低27.7%,非设计点降低12.8%~26.8%。 展开更多

关键词 脉冲爆震燃烧室 涡扇发动机 外涵 总体性能 加力

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扇形脉冲爆震燃烧室起爆过程数值模拟

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作者 张佳博 郑龙席 +2 位作者 卢杰 彭辰旭 罗振坤 《航空发动机》 北大核心 2024年第3期53-57,共5页

为了探究不同障碍物结构对扇形脉冲爆震燃烧室起爆过程的影响,对采用3种典型孔板障碍物的扇形脉冲爆震燃烧室,截取其中间截面进行了起爆过程的数值模拟,研究了障碍物型式、障碍物堵塞比及障碍物间距对扇形脉冲爆震燃烧室爆燃转爆震(DDT... 为了探究不同障碍物结构对扇形脉冲爆震燃烧室起爆过程的影响,对采用3种典型孔板障碍物的扇形脉冲爆震燃烧室,截取其中间截面进行了起爆过程的数值模拟,研究了障碍物型式、障碍物堵塞比及障碍物间距对扇形脉冲爆震燃烧室爆燃转爆震(DDT)距离的影响规律。结果表明:障碍物堵塞比对扇形脉冲爆震燃烧室DDT距离的影响最大,且在堵塞比为0.35~0.70时,堵塞比越高DDT距离越短;在3种型式的障碍物中,在低堵塞比下,截面为前掠三角形的障碍物缩短DDT距离的效果最好,在高堵塞比下,截面为后掠三角形的障碍物缩短DDT距离的效果最好;在3种障碍物间距中,当间距分别等于1倍和1.2倍的爆震室当量直径时,扇形脉冲爆震燃烧室的DDT距离相差不大,且均短于障碍物间距等于0.8倍爆震室当量直径时的DDT距离。 展开更多

关键词 扇形脉冲爆震燃烧室 爆燃转爆震 障碍物 堵塞比 数值模拟 航空发动机

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装有脉冲爆震主燃烧室的燃气涡轮发动机热力性能计算 被引量：11

4

作者 邓君香 严传俊 +2 位作者 郑龙席 邱华 蒋联友 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期362-367,共6页

建立了用脉冲爆震燃烧室代替传统燃气涡轮发动机主燃烧室的热力性能分析模型,进行了装有脉冲爆震主燃烧室的混合式燃气涡轮发动机与传统燃气涡轮发动机在设计点的工作参数和性能参数的对比与分析,还比较了飞行状态改变时2种发动机性能... 建立了用脉冲爆震燃烧室代替传统燃气涡轮发动机主燃烧室的热力性能分析模型,进行了装有脉冲爆震主燃烧室的混合式燃气涡轮发动机与传统燃气涡轮发动机在设计点的工作参数和性能参数的对比与分析,还比较了飞行状态改变时2种发动机性能变化趋势。计算结果表明:与传统燃气涡轮发动机相比,装有脉冲爆震主燃烧室的燃气涡轮发动机的单位推力提高27.1%,单位燃油消耗率降低21.3%;在飞行高度一定的情况下,随着飞行马赫数的增大,混合式发动机的单位推力减小,单位燃油消耗率增大;在飞行马赫数一定的情况下,随着飞行高度的增大,混合式发动机的单位推力增大,单位燃油消耗率降低;若使涡轮前燃气压力相等,则可以减少混合式发动机的压气机和涡轮的级数,减轻发动机的重量,提高发动机的推重比。 展开更多

关键词 燃气涡轮 燃烧室 热力循环 脉冲爆震主燃烧室(pdc) 性能

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脉冲爆震燃烧室与涡轮组合的性能试验研究 被引量：7

5

作者 邓君香 郑龙席 +3 位作者 严传俊 熊姹 蒋联友 李娜 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期300-304,共5页

采用脉冲爆震燃烧室（PDC）与涡轮增压器组合,汽油和空气作为燃料和氧化剂,进行了PDC与涡轮组合的原理性模型试验装置的试验,研究了作为涡轮负载的压气机的性能随点火频率变化的趋势。试验结果表明：脉冲爆震燃烧室在1~10 Hz点火频率范... 采用脉冲爆震燃烧室（PDC）与涡轮增压器组合,汽油和空气作为燃料和氧化剂,进行了PDC与涡轮组合的原理性模型试验装置的试验,研究了作为涡轮负载的压气机的性能随点火频率变化的趋势。试验结果表明：脉冲爆震燃烧室在1~10 Hz点火频率范围内稳定工作,在PDC内得到了充分发展的爆震波;当点火频率为10 Hz时,涡轮带动压气机产生的压气机压比为1.216,压气机功率和压缩等熵功率为2.756 kW和1.663 kW,压气机效率为0.603,与涡轮增压器厂家数据基本吻合;当点火频率增大时,压气机压比、压气机加给每千克空气的功、压气机功率和压缩等熵功率以及压气机效率增大,涡轮做功增大。 展开更多

关键词 燃气涡轮 燃烧室 试验 脉冲爆震燃烧室(pdc) 性能

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外涵装有脉冲爆震加力燃烧室的涡扇发动机热力性能分析 被引量：7

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作者 陈文娟 范玮 +2 位作者 邱华 秦红强 严传俊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期240-244,共5页

在传统涡扇发动机外涵安装12个内径68 mm的脉冲爆震燃烧室(PDCs)作为加力燃烧室,排气方式有2种,即分别排气和混合排气,建立了相应的热力性能分析模型,应用所建立的模型,计算了不同飞行状态下的性能。计算结果表明:在设计点条件下,与分... 在传统涡扇发动机外涵安装12个内径68 mm的脉冲爆震燃烧室(PDCs)作为加力燃烧室,排气方式有2种,即分别排气和混合排气,建立了相应的热力性能分析模型,应用所建立的模型,计算了不同飞行状态下的性能。计算结果表明:在设计点条件下,与分别排气涡扇发动机相比,外涵装有PDCs的分别排气涡扇发动机模型(PS模型)的单位推力(Fs)提高127.6%,混合排气发动机模型(PM模型)的Fs提高74.6%,单位燃油消耗率(sfc)较传统带加力的涡扇发动机低。飞行高度一定随着飞行马赫数的增加,脉冲爆震外涵加力涡扇发动机Fs减小,sfc增加;飞行马赫数一定随着飞行高度的增加,PS模型的Fs减小,sfc增加,而PM模型的Fs缓慢增加,sfc缓慢减小。飞行马赫数、飞行高度均较低时,PS模型的工作性能显示了明显的优越性,而PM模型可以在很宽的工作范围内保持优越且稳定的工作性能。 展开更多

关键词 外涵 脉冲爆震燃烧室 单位推力 单位燃油消耗率

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脉冲爆震涡轮发动机原理性试验研究 被引量：7

7

作者 李晓丰 郑龙席 +1 位作者 邱华 郑华雷 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1-5,共5页

为研究脉冲爆震燃烧室与涡轮及压气机三者相互匹配的详细机理,建立了脉冲爆震涡轮发动机原理性试验系统,其主要由脉冲爆震燃烧室、涡轮增压器、润滑系统、发动机测控系统等组成。在该试验系统上开展了脉冲爆震涡轮发动机原理性试验研究... 为研究脉冲爆震燃烧室与涡轮及压气机三者相互匹配的详细机理,建立了脉冲爆震涡轮发动机原理性试验系统,其主要由脉冲爆震燃烧室、涡轮增压器、润滑系统、发动机测控系统等组成。在该试验系统上开展了脉冲爆震涡轮发动机原理性试验研究。首次实现了由脉冲爆震燃烧室驱动涡轮,涡轮带动压气机,压气机压缩空气供给爆震室的全闭环自吸气工作模式。试验结果表明:脉冲爆震涡轮发动机能在自吸气模式下持久、稳定地工作,爆震室与涡轮及压气机三者匹配良好,验证了用脉冲爆震燃烧室替代传统等压燃烧室的可行性。 展开更多

关键词 脉冲爆震 涡轮 压气机 试验 燃烧室

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混合式脉冲爆震发动机原理性试验系统设计、集成与调试 被引量：4

8

作者 郑龙席 邓君香 +2 位作者 严传俊 李娜 鲍冬梅 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期74-78,共5页

设计、集成了由涡轮增压器、脉冲爆震燃烧室、燃油供给单元、润滑单元和测控单元构成的混合式脉冲爆震发动机原理性试验系统。初步实验研究表明该系统运行可靠。当脉冲爆震燃烧室与涡轮组合工作时,可在一定频率范围内稳定工作;爆震室头... 设计、集成了由涡轮增压器、脉冲爆震燃烧室、燃油供给单元、润滑单元和测控单元构成的混合式脉冲爆震发动机原理性试验系统。初步实验研究表明该系统运行可靠。当脉冲爆震燃烧室与涡轮组合工作时,可在一定频率范围内稳定工作;爆震室头部及管壁沿程压力相对于爆震室独立工作时有所提高;压气机出口空气流量远大于爆震室进口空气流量,证明利用压气机给爆震室供气是可行的。在5Hz爆震频率下,涡轮被爆震产物冲击20min后,叶片没有任何烧蚀和裂纹出现。 展开更多

关键词 混合式脉冲爆震发动机 脉冲爆震燃烧室 试验系统 设计 实验

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多管脉冲爆震发动机压力反传特性试验与数值研究 被引量：3

9

作者 卢杰 郑龙席 +2 位作者 王治武 彭畅新 陈星谷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1558-1565,共8页

为了研究多管脉冲爆震发动机的压力反传特性,采用数值模拟和试验相结合的方法对四管爆震室的压力反传特性进行研究,测量了四管爆震室同时点火和分时点火这两种工作模式下的压力反传规律,利用数值模拟对四管爆震室共用进气道进行研究,分... 为了研究多管脉冲爆震发动机的压力反传特性,采用数值模拟和试验相结合的方法对四管爆震室的压力反传特性进行研究,测量了四管爆震室同时点火和分时点火这两种工作模式下的压力反传规律,利用数值模拟对四管爆震室共用进气道进行研究,分析了共用进气道长度以及在共用进气道内加装分流板对压力反传的影响。试验结果表明,四管爆震室同时工作时,共用进气道产生一道很强的压力扰动波,其峰值压力接近0.12MPa;四管爆震室分时工作时,共用进气道在一个循环内出现四次压力扰动,但扰动波的峰值压力较小。数值模拟的结果表明,在两种工作模式下,爆震室产生的反传压力使发动机入口产生高速倒流,四管分时工作时倒流的速度较小。随着共用进气道的长度增大,反传压力的峰值降低,但发动机入口处仍然存在倒流现象,倒流的速度随着共用进气道的长度增大而减小。共用进气道内加装分流板对反传压力的峰值并没有削弱作用。 展开更多

关键词 多管脉冲爆震燃烧室 压力反传 试验 数值模拟 倒流 共用进气道

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脉冲爆震涡轮发动机性能计算 被引量：7

10

作者 何龙 郑龙席 +1 位作者 邱华 严传俊 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期665-670,共6页

建立了一种基于爆震波ZND理论和循环分析的PDTE性能计算模型-ZND循环分析模型(模型-1)。将该模型及目前已有的推力壁模型(模型-2)分别与基于实验的PDC特性图模型(模型-3)进行对比,计算了模型PDTE的设计点性能,结果表明:模型-1计算得到的... 建立了一种基于爆震波ZND理论和循环分析的PDTE性能计算模型-ZND循环分析模型(模型-1)。将该模型及目前已有的推力壁模型(模型-2)分别与基于实验的PDC特性图模型(模型-3)进行对比,计算了模型PDTE的设计点性能,结果表明:模型-1计算得到的PDTE单位推力(FS)及单位燃油消耗率(sfc)的计算误差较模型-2分别减小了1.75%和4.04%,准确性有所提高。与需要大量实验数据的模型-3相比较,模型-1更简便,可用于PDTE性能的快速评估。应用模型-1计算了飞行状态改变时PDTE性能增益的变化趋势。 展开更多

关键词 脉冲爆震涡轮发动机 脉冲爆震燃烧室 性能 计算

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多循环脉冲爆震发动机爆震室内部压力分布实验研究 被引量：2

11

作者 陈景彬 郑龙席 +2 位作者 黄希桥 卢杰 陈星谷 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期41-46,共6页

利用基于多循环吸气式脉冲爆震发动机的实验获得了沿爆震室轴向9个位置的实时压力数据,经过对数据进行时域和频域的分析处理后,利用MATLAB软件的GRIDDATA函数拟合出了6个工作频率下某个循环时爆震室内压力随轴向位置及时间变化的三维图... 利用基于多循环吸气式脉冲爆震发动机的实验获得了沿爆震室轴向9个位置的实时压力数据,经过对数据进行时域和频域的分析处理后,利用MATLAB软件的GRIDDATA函数拟合出了6个工作频率下某个循环时爆震室内压力随轴向位置及时间变化的三维图形。通过对拟合后的数据从不同角度进行分析,发现采用爆燃向爆震转捩(DDT)方式起爆会在爆震波形成前生成一个局部爆轰区、爆震波形成后平均速度维持在1000m/s左右,且峰值压力升高、随机性增大。该实验的研究结果为爆震室的结构强度研究提供了依据。 展开更多

关键词 脉冲爆震发动机 多循环 爆震室 内部压力

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回流型脉冲爆震燃烧室工作特性分析 被引量：6

12

作者 王凌羿 郑龙席 +2 位作者 黄康 谭汶昊 马月阳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期898-905,共8页

为了获得回流型脉冲爆震燃烧室在不同工作频率下的工作特性,通过试验和数值相结合的方法对该爆震室工作频率10~30Hz时的出口燃气总压、总温、流量变化规律以及该爆震室的增压能力进行了测试与计算分析。结果表明:出口燃气总压、总温具... 为了获得回流型脉冲爆震燃烧室在不同工作频率下的工作特性,通过试验和数值相结合的方法对该爆震室工作频率10~30Hz时的出口燃气总压、总温、流量变化规律以及该爆震室的增压能力进行了测试与计算分析。结果表明:出口燃气总压、总温具有极高的峰值和较高的平台区,其工作频率10~30Hz时,压力平台值为0.36~0.91MPa,时均温度为710~1270K。此外,该爆震室排气流量十分集中,以10Hz为例,在一个爆震循环的16%时间内,排出了整个循环60.5%的燃气。为此对出口燃气总压进行质量加权平均,发现该爆震室的增压比随工作频率的增加而降低,在2.05~2.37。 展开更多

关键词 脉冲爆震 回流型脉冲爆震燃烧室 工作特性 增压比 燃气温度

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脉冲爆震燃烧室内缓燃向爆震转捩数值模拟 被引量：1

13

作者 赵炜 沈盈盈 +2 位作者 杨福军 张培红 吴晓军 《航空发动机》 北大核心 2023年第2期55-61,共7页

为了研究脉冲爆震发动机燃烧室内火焰加速及缓燃向爆震转捩过程,利用7组分8反应的氢气详细化学反应机理进行了2维数值模拟。结果表明:在火焰传播的初始阶段,障碍物、旋涡与火焰的相互作用是主导火焰加速的主要因素。在燃烧区域产生的膨... 为了研究脉冲爆震发动机燃烧室内火焰加速及缓燃向爆震转捩过程,利用7组分8反应的氢气详细化学反应机理进行了2维数值模拟。结果表明:在火焰传播的初始阶段,障碍物、旋涡与火焰的相互作用是主导火焰加速的主要因素。在燃烧区域产生的膨胀波向前传播并诱导未燃混气流动;障碍物后的回流区及障碍物顶端脱落的旋涡使火焰面拉伸、卷曲,增加火焰面面积,同时提高燃烧放热强度,使火焰传播速度加快。在火焰发展的后期阶段,激波与障碍物的相互作用会使脱落在已燃混气中的未燃混气微团发生局部爆炸,产生新的激波进一步推动火焰加速,缩短火焰锋面与前导激波的距离。由于交错型障碍物增加了火焰传播的距离,其缓燃向爆震的转捩时间比采用对称型障碍物时的更长。 展开更多

关键词 火焰加速 缓燃 爆震 激波 燃烧室 脉冲爆震发动机

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前直段长度对回流脉冲爆震燃烧室起爆特性影响研究 被引量：1

14

作者 郭青林 彭畅新 +2 位作者 王凌羿 郑龙席 卢杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期106-113,共8页

针对脉冲爆震涡轮发动机(PDTE)回流脉冲爆震燃烧室的起爆特性建立了数值仿真模型并进行了实验验证,使用校验过的模型对比分析了不同回流脉冲爆震燃烧室前直段长度对爆震波生成的影响规律。结果表明,本文建立的仿真模型和方法能够正确预... 针对脉冲爆震涡轮发动机(PDTE)回流脉冲爆震燃烧室的起爆特性建立了数值仿真模型并进行了实验验证,使用校验过的模型对比分析了不同回流脉冲爆震燃烧室前直段长度对爆震波生成的影响规律。结果表明,本文建立的仿真模型和方法能够正确预测试验条件下回流脉冲爆震燃烧室内的爆震燃烧传播过程,数值模拟结果与试验基本相符。仿真结果显示,当前直段长度小于4倍管径时,弯管内高温区与高压区发生分离,燃烧波未转变成爆震波。当前直段大于6倍管径时,随着前直段的加长,爆震波生成位置距离弯段出口越近,但总的起爆距离加长。在设计回流脉冲爆震燃烧室时,可通过增加前直段长度来缩短压气机和涡轮间的轴向距离,但会增加爆震室总长度。 展开更多

关键词 脉冲爆震 涡轮发动机 回流脉冲爆震燃烧室 前直段长度 起爆特性

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U型脉冲爆震燃烧室的点火起爆工作特性试验研究 被引量：1

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作者 谭汶昊 郑龙席 +1 位作者 黄康 王凌羿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期167-174,共8页

为缩短脉冲爆震燃烧室轴向长度,开展了气液两相U型脉冲爆震燃烧室(U-PDC)点火起爆特性试验研究。试验时采用火花塞点火和热射流点火,且点火能量可调。研究结果表明,两种点火方式均可实现U-PDC工作频率10~30Hz稳定工作,且爆燃向爆震转变... 为缩短脉冲爆震燃烧室轴向长度,开展了气液两相U型脉冲爆震燃烧室(U-PDC)点火起爆特性试验研究。试验时采用火花塞点火和热射流点火,且点火能量可调。研究结果表明,两种点火方式均可实现U-PDC工作频率10~30Hz稳定工作,且爆燃向爆震转变DDT的时间随工作频率提高而缩短,为5~11ms。此外,实现U-PDC稳定工作时,热射流所需的点火能量为0.05J,较火花塞点火能量1J更低,并且热射流点火DDT距离更短,约718mm,起爆位置距来流入口的轴向距离约280mm,缩短了起爆所需的轴向长度,有利于工程应用。进一步提高热射流点火能量,其DDT距离无明显变化。 展开更多

关键词 脉冲爆震燃烧室 点火起爆特性 火花塞点火 热射流点火 点火能量

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脉冲爆震外涵加力分排涡扇发动机性能分析

16

作者 彭辰旭 卢杰 +2 位作者 郑龙席 郭欢 张佳博 《航空发动机》 北大核心 2023年第2期37-44,共8页

为了研究外涵带脉冲爆震燃烧室分排涡扇发动机的性能,基于部件法建立了外涵装有脉冲爆震燃烧室(PDC)的分排涡扇发动机性能模型,分析了PDC工作参数、外涵循环参数和飞行工况对整机性能的影响。结果表明:PDC频率提高,PDC增压比和加力温度... 为了研究外涵带脉冲爆震燃烧室分排涡扇发动机的性能,基于部件法建立了外涵装有脉冲爆震燃烧室(PDC)的分排涡扇发动机性能模型,分析了PDC工作参数、外涵循环参数和飞行工况对整机性能的影响。结果表明:PDC频率提高,PDC增压比和加力温度提高,发动机单位推力增大,耗油率升高;PDC当量比增大,PDC增压比和加力温度先提高后降低,发动机单位推力先增大后减小,耗油率一直升高;脉冲爆震外涵加力由于只利用外涵部分气流组织燃烧,耗油率远低于传统加力的,当PDC频率超过41 Hz时,脉冲爆震外涵加力发动机的单位推力大于传统加力涡扇发动机的;涵道比增大,参与爆震燃烧气流增多,发动机单位推力增大,耗油率升高。风扇压比提高,发动机单位推力先增大后减小,耗油率一直降低;在飞行高度一定时,飞行马赫数提高,发动机单位推力减小,耗油率升高;在飞行马赫数一定时,飞行高度增加,发动机单位推力先增大后略微减小,耗油率先降低后略微升高;在不同飞行工况下,脉冲爆震外涵加力发动机的耗油率远低于传统加力涡扇发动机的。 展开更多

关键词 脉冲爆震燃烧室 分排涡扇 外涵加力 整机性能 航空发动机

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