煤油两相连续旋转爆震燃烧室工作特性试验研究 被引量：27

1

作者 王迪 周进 林志勇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期471-480,共10页

为了深入分析煤油燃料两相连续旋转爆震燃烧室的工作特性,采用富氧空气或氧气为氧化剂,通过试验得到爆震波的时域、频域特征,对两相连续旋转爆震燃烧室中爆震波的起爆过程和稳定后的传播过程进行研究。利用基于激光散射相位多普勒分析(P... 为了深入分析煤油燃料两相连续旋转爆震燃烧室的工作特性,采用富氧空气或氧气为氧化剂,通过试验得到爆震波的时域、频域特征,对两相连续旋转爆震燃烧室中爆震波的起爆过程和稳定后的传播过程进行研究。利用基于激光散射相位多普勒分析(PDA)技术对雾化流场进行了测量,得到喷注器出口不同平面处煤油液滴速度与直径的统计分布。试验结果表明当煤油流量为78g/s,氧气流量为224.0g/s,空气流量为72.5g/s,当量比为1.083时,燃烧室在单波模态下工作,爆震波传播频率为0.904k Hz,平均转速为649m/s。使用氧气作为氧化剂,当煤油流量为81.8g/s,氧气流量为231.8g/s,当量比为1.222时,燃烧室在双波模态下工作,爆震波传播频率为5.882k Hz,平均转速为1848m/s,传播过程中表现出很强的非定常性。在当量比为0.805~0.908的富氧工况下,随着氧化剂中含氧量的增加,爆震波的速度逐步增大,最终达到2440m/s;在当量比为1.057~1.220的富燃工况下,随含氧量的增加爆震波速度呈现线性增长的特征。 展开更多

关键词 两相连续旋转爆震燃烧室 煤油 雾化流场 时域/频域分析 工作特性

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来流温度对凹腔结构燃烧室旋转爆震燃烧影响实验研究

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作者 谭峻然 宫继双 +1 位作者 张义宁 孙孔倩 《推进技术》 北大核心 2025年第5期129-138,共10页

在工程化应用的背景下,为了探究不同来流温度下煤油/空气两相旋转爆震在外凹腔燃烧室内的燃烧特性,在直径为300 mm长500 mm的外凹腔燃烧室中开展了煤油和正常氧含量空气两相旋转爆震的实验研究。分别在650 K,900 K和1200 K三种不同来流... 在工程化应用的背景下,为了探究不同来流温度下煤油/空气两相旋转爆震在外凹腔燃烧室内的燃烧特性,在直径为300 mm长500 mm的外凹腔燃烧室中开展了煤油和正常氧含量空气两相旋转爆震的实验研究。分别在650 K,900 K和1200 K三种不同来流温度下实现了稳定自持的旋转爆震燃烧,探究了三种不同来流温度对外凹腔燃烧室内旋转爆震波传播特性的影响。实验结果发现,在进出口高度比为0.83时1200 K和900 K的来流温度下均能形成旋转爆震,而650 K来流温度下燃烧室内以爆燃形式运行;在进出口高度比值为1时650 K来流空气下才能形成旋转爆震。1200 K来流温度当量比为1时爆震波以单波模态运行,爆震波速度约为1300 m/s;在该温度下发现了爆震波的反转现象。900 K来流温度当量比为1时,燃烧室内爆震波以双波对撞模态为主,爆震波速度约为1090 m/s;在650 K来流温度当量比为0.88时,波速约为907 m/s。在凹腔燃烧室中来流温度越高,爆震波的速度损失越小;在较强的爆震波运行模态下,凹腔后的燃烧室段内仍能检测到较强的压力波动。 展开更多

关键词 凹腔燃烧室 气液两相爆震 来流温度 旋转爆震 爆震模态

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连续旋转爆轰发动机气液两相爆轰波传播特性二维数值研究 被引量：13

3

作者 李宝星 翁春生 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期646-652,共7页

为了研究液体燃料连续旋转爆轰发动机(Continuous Rotating Detonation Engine,CRDE)中爆轰波形成与传播过程,采用二维CE/SE方法,对汽油、富氧空气两相连续旋转爆轰发动机爆轰过程进行数值模拟,分析了连续旋转爆轰发动机气液两相爆轰流... 为了研究液体燃料连续旋转爆轰发动机(Continuous Rotating Detonation Engine,CRDE)中爆轰波形成与传播过程,采用二维CE/SE方法,对汽油、富氧空气两相连续旋转爆轰发动机爆轰过程进行数值模拟,分析了连续旋转爆轰发动机气液两相爆轰流场和爆轰波结构及入口和出口处的流场变化规律,揭示了CRDE自持传播机理。计算结果表明,燃料以时段阶梯填充方式来起爆旋转爆轰,可快速有效地形成单方向稳定传播的爆轰波;在周向方向上出口处的流场间断面要延后于入口处的间断面,出口流场间断面主要是由斜激波和接触间断面造成的,而入口流场间断面是由爆轰波引起的。通过对气液两相CRDE的二维数值模拟,可更好地了解液体燃料CRDE的工作过程,为液体燃料CRDE研究提供指导。 展开更多

关键词 CE/SE方法 连续旋转爆轰发动机 气液两相 流场 自持机理

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气体与液体两相连续旋转爆轰发动机爆轰波传播特性三维数值模拟研究 被引量：15

4

作者 李宝星 翁春生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1358-1367,共10页

为了研究气体与液体两相连续旋转爆轰波的传播特性,基于三维守恒元和求解元方法,在圆柱坐标系下采用带化学反应的气体与液体两相爆轰模型,对连续旋转爆轰发动机进行三维数值模拟。通过计算获得了爆轰波起爆及其稳定传播时的流场结构,分... 为了研究气体与液体两相连续旋转爆轰波的传播特性,基于三维守恒元和求解元方法,在圆柱坐标系下采用带化学反应的气体与液体两相爆轰模型,对连续旋转爆轰发动机进行三维数值模拟。通过计算获得了爆轰波起爆及其稳定传播时的流场结构,分析了流场在燃烧室径向方向的变化以及发动机的推力性能,揭示了两相爆轰波的传播特性。研究结果表明:燃烧室内流场结构与文献[4]中的实验研究结果定性一致;由于环形燃烧室外壁面的收敛和内壁面的发散,爆轰强度沿着燃烧室的径向方向逐渐增强,实现了爆轰波的自持旋转传播;以汽油为燃料、富氧空气为氧化剂,在填充总压为0.2 MPa、总温为288.15 K、燃料液滴半径为25μm的条件下,连续旋转爆轰发动机所获得的平均推力约为880 N,爆轰波的传播频率约为4 390 Hz. 展开更多

关键词 兵器科学与技术 气体与液体两相 数值模拟 连续旋转爆轰波 流场结构 推力性能

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考虑燃料雾化的气液两相连续旋转爆轰数值模拟 被引量：6

5

作者 徐高 翁春生 +2 位作者 康楠 武郁文 郑权 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期175-183,共9页

为研究气液两相连续旋转爆轰发动机燃烧室内爆轰波的传播特性,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,建立了欧拉-拉格朗日模型进行二维数值仿真,其中气相方程采用时空守恒元与求解元方法求解,液相方程采用标准四阶龙格库塔法求解。在两相旋转... 为研究气液两相连续旋转爆轰发动机燃烧室内爆轰波的传播特性,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,建立了欧拉-拉格朗日模型进行二维数值仿真,其中气相方程采用时空守恒元与求解元方法求解,液相方程采用标准四阶龙格库塔法求解。在两相旋转爆轰模型还考虑了液滴雾化破碎过程。计算结果表明:起爆后形成的初始爆轰波经过初始燃料填充区域后逐渐衰减,随后入口附近新生成的压力波经过一系列发展形成了自持稳定传播的旋转爆轰波;旋转爆轰波的传播模态受燃料与氧化剂的喷注压力和氧化剂填充比影响,在不同工况下旋转爆轰波呈现出4种传播模态,即稳定单波模态、稳定双波模态、不稳定双波模态和不稳定单波模态;在双波模态工况下,燃烧室内初始只形成1个爆轰波,后由入口附近局部爆炸产生的压力波发展为新的爆轰波,转化为双波模态后爆轰波的强度略有下降,但燃烧室整体推力更加平稳。 展开更多

关键词 连续旋转爆轰发动机 两相爆轰 欧拉-拉格朗日模型 雾化 时空守恒元与求解元方法 传播模态

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气相与液相两相连续旋转爆轰发动机二维数值模拟 被引量：4

6

作者 徐高 翁春生 +2 位作者 武郁文 郑权 白桥栋 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期21-29,共9页

为了研究气相与液相两相连续旋转爆轰发动机爆轰波传播特性及内流场结构,建立气相与液相两相爆轰欧拉-拉格朗日模型,模型中考虑了液态燃料的喷射雾化过程。采用时空守恒元与求解元方法和标准4阶Runge-Kutta法分别求解气相和液相控制方程... 为了研究气相与液相两相连续旋转爆轰发动机爆轰波传播特性及内流场结构,建立气相与液相两相爆轰欧拉-拉格朗日模型,模型中考虑了液态燃料的喷射雾化过程。采用时空守恒元与求解元方法和标准4阶Runge-Kutta法分别求解气相和液相控制方程,并对计算得到的燃烧室内流场参数分布进行分析。计算结果表明:最终在燃烧室入口附近形成了连续传播的旋转爆轰波;爆轰波和斜激波分别造成了入口边界和出口边界上的参数间断;旋转爆轰波在传播过程中强度会不断变化。 展开更多

关键词 连续旋转爆轰发动机 气相与液相两相 喷射雾化 时空守恒元与求解元方法 欧拉-拉格朗日模型

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进气总压对连续旋转爆轰发动机爆轰影响的二维数值模拟 被引量：8

7

作者 李宝星 翁春生 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期612-618,637,共8页

为了研究两相连续旋转爆轰发动机爆轰特性,基于二维守恒元和求解元的方法,对汽油/富氧空气为燃料的发动机爆轰过程进行数值模拟,获得了燃烧室内部流场结构和爆轰波传播特性,对不同进气总压条件下发动机的爆轰性能进行了计算。结果表明,... 为了研究两相连续旋转爆轰发动机爆轰特性,基于二维守恒元和求解元的方法,对汽油/富氧空气为燃料的发动机爆轰过程进行数值模拟,获得了燃烧室内部流场结构和爆轰波传播特性,对不同进气总压条件下发动机的爆轰性能进行了计算。结果表明,入口处流场随着爆轰波传播呈周期性变化;爆轰波前的预混燃料层是形成稳定连续旋转爆轰的关键,当进气总压过小时,点火后入口处不能形成有效预混燃料层,致使爆轰熄灭;出入口处的压力、温度、密度均受到进气总压的影响;发动机的比冲与进气总压成正比例关系。 展开更多

关键词 气液两相 连续旋转爆轰发动机 内部流场 预混燃料层

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基于液体碳氢燃料的旋转爆轰燃烧特性研究 被引量：4

8

作者 丁陈伟 翁春生 +3 位作者 武郁文 白桥栋 汪小卫 董晓琳 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-16,共16页

为了探索液体碳氢燃料参与旋转爆轰所产生的不完全燃烧现象,采用守恒元与求解元方法,开展柱坐标系下的汽油/空气两相旋转爆轰燃烧室三维数值模拟研究,针对燃料喷注压力和反应物当量比对旋转爆轰流场结构及燃烧室性能的影响进行分析。分... 为了探索液体碳氢燃料参与旋转爆轰所产生的不完全燃烧现象,采用守恒元与求解元方法,开展柱坐标系下的汽油/空气两相旋转爆轰燃烧室三维数值模拟研究,针对燃料喷注压力和反应物当量比对旋转爆轰流场结构及燃烧室性能的影响进行分析。分析结果表明:保持总当量比为1.00,随着燃料喷注压力的上升,燃烧室内燃料不均匀分布增强,产生局部富燃区,燃料在燃烧室未能完全反应,导致燃烧室燃料比冲下降;保持喷注压力不变,减小当量比,在贫燃工况下依然存在局部富燃区,导致燃烧室内出现不完全燃烧现象,降低燃烧室比冲性能。由此可知,反应物喷注方案对气液两相旋转爆轰的不完全燃烧有显著影响。 展开更多

关键词 气液两相 旋转爆轰 守恒元和求解元方法 不完全燃烧 燃烧室

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铝粉燃料连续旋转爆轰发动机工作特性 被引量：12

9

作者 续晗 罗永晨 +5 位作者 倪晓冬 肖博文 张锋 苏晓杰 郑权 翁春生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1046-1053,共8页

为探索基于铝粉燃料的连续旋转爆轰发动机独特的爆轰特性及推进性能,开展铝粉/空气和氢气/空气连续旋转爆轰发动机热试车对比实验。实验结果表明:在相同发动机构型及条件下,铝粉/空气连续旋转爆轰发动机的推力比氢气/空气高35%;铝粉/空... 为探索基于铝粉燃料的连续旋转爆轰发动机独特的爆轰特性及推进性能,开展铝粉/空气和氢气/空气连续旋转爆轰发动机热试车对比实验。实验结果表明:在相同发动机构型及条件下,铝粉/空气连续旋转爆轰发动机的推力比氢气/空气高35%;铝粉/空气的峰值压强比氢气/空气高11%;铝粉/空气的爆轰波传播速度比氢气/空气低11%;铝粉/空气工作模态同氢气/空气一样,均为单波模态。上述差异一方面由燃料不同物理化学性质所致,另一方面由气-固两相爆轰和纯气相爆轰差异所致。所得研究结果可为吸气式粉末燃料连续旋转爆轰发动机奠定一定的实验和理论基础。 展开更多

关键词 粉末燃料连续旋转爆轰发动机 铝粉燃料 热试车实验 气-固两相爆轰 粉末爆轰 推进性能 爆轰特性

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高总温空气与汽油燃料的旋转爆震验证试验 被引量：3

10

作者 葛高杨 马元 +4 位作者 夏镇娟 侯世卓 马虎 邓利 周长省 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期213-223,共11页

为验证高总温空气来流条件下汽油燃料旋转爆震的可行性,开展了气液两相旋转爆震发动机试验研究。旋转爆震发动机环形燃烧室外径和内径分别为202mm和166mm,长度为155mm。通过空气加热器模拟高总温空气来流环境,汽油和空气采用分开喷注的... 为验证高总温空气来流条件下汽油燃料旋转爆震的可行性,开展了气液两相旋转爆震发动机试验研究。旋转爆震发动机环形燃烧室外径和内径分别为202mm和166mm,长度为155mm。通过空气加热器模拟高总温空气来流环境,汽油和空气采用分开喷注的方式,分别通过高压喷嘴和环缝进入燃烧室。试验采用垂直安装的预爆震管成功起爆了旋转爆震波,并实现了旋转爆震波的连续稳定传播。试验结果表明:当空气质量流量为1110.0g/s,当量比为0.97,空气总温为713K时,旋转爆震波以双波对撞模态在燃烧室内连续传播,爆震波传播频率为1827.31Hz,与高频压力信号经快速傅里叶变换得到的主频一致,爆震波传播速度为1059.6m/s。在空气质量流量为1110.0g/s,当量比为0.84,空气总温为713K的工况下进行了3s的长程试验,验证了以高总温空气为氧化剂、汽油为燃料的旋转爆震发动机长时间连续稳定工作的可行性,获得的旋转爆震波传播频率为1907.5Hz。 展开更多

关键词 高总温空气 气液两相 旋转爆震 双波对撞 长程试验

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乙烯对煤粉-氧气爆轰波起爆特性影响机制的实验研究 被引量：4

11

作者 罗永晨 续晗 +2 位作者 张锋 郑权 翁春生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期754-762,共9页

为实现煤粉连续旋转爆轰发动机的可靠点火,开展乙烯对煤粉-氧气起爆特性的影响机制研究。在初始压力p 0=100 kPa下,采用高能电点火对有无0.5当量比乙烯氛围下的煤粉-氧气混合物开展直接起爆实验研究。点火能量通过测定在空气中高能电火... 为实现煤粉连续旋转爆轰发动机的可靠点火,开展乙烯对煤粉-氧气起爆特性的影响机制研究。在初始压力p 0=100 kPa下,采用高能电点火对有无0.5当量比乙烯氛围下的煤粉-氧气混合物开展直接起爆实验研究。点火能量通过测定在空气中高能电火花产生的爆炸波压强进行计算。计算后发现:采用6.3 J的有效点火能量,煤粉-氧气在不含乙烯的氛围下无法起爆;在此能量下,煤粉-氧气在0.5当量比的乙烯氛围条件下可实现直接起爆;将能量降低为3.6 J,使其低于乙烯-氧气(0.5当量比)混合物的临界起爆能量,虽然乙烯-氧气无法直接起爆,但是在加入煤粉后却可以形成稳定的自持爆轰波。研究结果表明:若要实现煤粉-氧气的直接起爆,则需要添加一定量的助爆气体(如乙烯);煤粉的加入还可以拓宽乙烯-氧气混合物的起爆极限。所得结果可以为煤粉连续旋转爆轰发动机的点火起爆提供理论依据并提供技术支撑。 展开更多

关键词 粉末连续旋转爆轰发动机 爆轰 煤粉 直接起爆 临界起爆能量 气-固两相爆轰

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不同物理性质无烟煤粉在乙烯/氧气氛围下爆轰波传播特性实验研究 被引量：2

12

作者 张锋 罗永晨 +4 位作者 肖博文 倪晓冬 郑权 翁春生 续晗 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1663-1672,共10页

粉末连续旋转爆轰发动机不仅具有爆轰循环热效率高的优势,还兼具粉末燃料体积热值高、流量可调等优点,然而发动机的工作特性会受到煤粉的物理性质影响。为了更好地研究不同物理性质煤粉对于爆轰波传播特性的影响,搭建一套定容燃烧弹,结... 粉末连续旋转爆轰发动机不仅具有爆轰循环热效率高的优势,还兼具粉末燃料体积热值高、流量可调等优点,然而发动机的工作特性会受到煤粉的物理性质影响。为了更好地研究不同物理性质煤粉对于爆轰波传播特性的影响,搭建一套定容燃烧弹,结合高能点火系统,在初始压力p 0=100 kPa下,研究多孔状5μm、多孔状40μm及片状5μm共3种无烟煤粉在不同当量比(0.7、1.0、1.3、1.5)下的爆轰波传播特性。研究结果表明:多孔状5μm无烟煤随着当量比的增加,爆轰波速度及压力持续增加,当量比为1.5时具有最大爆轰波传播速度及压力;多孔状40μm煤粉在0.7~1.3当量比下随当量比的增大,爆轰波速度持续增加,而后在当量比为1.5时由于过量的煤粉导致速度开始降低,但爆轰压力随着当量比的增加而增加;5μm多孔状煤粉爆轰波速度在相同当量比下优于40μm煤粉;片状5μm煤粉爆轰特性最差,在高当量比时会抑制爆轰。 展开更多

关键词 粉末连续旋转爆轰发动机 爆轰 煤粉 直接起爆 传播特性 气-固两相爆轰

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