高密实含能颗粒床燃烧转爆轰的实验与理论研究

给出了高密实含能颗粒床燃烧转爆轰现象的实验研究结果。根据实验观察到的现象，建立了描述燃烧转爆轰的两相流数学物理模型，并对模型中的某些本构关系作了改进。用MacCormack差分格式和自适应网格技术，对伴有强冲击波形成的物理过程进行了数值求解。数值预测的火焰传播、诱导爆轰长度和稳态爆轰速度与实验结果基本吻合，其结果与作者已发表的燃烧转爆轰的机理分析相一致[1]。     

二维CE/SE方法在内弹道湍流两相流动中的应用

本文根据CE/SE方法思想，构造湍流二维两相流动的CElSE数值计算的格式。采用此格式对膛内二维湍流两相流动进行数值计算。计算结果表明：对中心点火方式，在点传火过程初期，膛内压力在径向与轴向上存在较大的压力梯度，当火药全部着火后，药室内径向压力逐渐趋于一致；在靠近点火管附近，传火孔喷射的高速燃气和固体火药颗粒相互影响，气相形成不同程度的旋涡，能提高火药颗粒点火的均匀程度；采用湍流两相流模型的数值计算结果反映实际规律，能更加细致真实地反映壁面附近物理量的变化。     

装药间隙对压力波影响的研究

根据复杂的分装式混合装药的特点，建立起多相流内弹道模型，通过数值模拟，着重分析主副药筒之间的间隙对压力波的影响，对给出最佳的间隙范围，计算结果与试验结果比较表明，两者一致性很好，计算结果符合膛内内弹道循环过程的变化规律，本文的研究结果对于指导火炮的装药设计和射击安全性都有一定的实际意义。     

基于预爆轰点火方式的连续旋转爆轰发动机起爆过程分析

为深入了解预爆轰式连续旋转爆轰发动机点火起爆机理,基于连续旋转爆轰发动机试验平台进行了一系列预爆轰管点火试验和连续旋转爆轰发动机点火起爆试验研究,基于OpenFOAM开展了预爆轰管内初始爆轰波进入发动机环形燃烧室传播过程的数值模拟研究。结果表明:试验研究中,初始爆轰波进入环形燃烧室后波峰压力值迅速降低,爆轰波膨胀解耦并衰减为燃烧波; 初始爆轰波进入环形燃烧室后,并未直接形成旋转爆轰波,而是存在“初始爆轰波解耦—DDT—触发旋转爆轰波”过程; 在总质量流量为380 g/s左右时,随着当量比从0.65提高至0.95,DDT时间迅速从20 ms以上下降至2 ms以下; 当总质量流量下降至280 g/s附近时,出现了旋转爆轰波峰值压力大幅波动等旋转爆轰波不稳定传播现象。数值模拟中,初始爆轰波进入环形燃烧室后逐渐衰减,形成首道激波,该激波在燃烧室内壁面反射后形成反射激波,并伴随首道激波传播; 首道激波在传播过程中在燃烧室进口端面发生反射形成反射激波,该反射激波最终在周向约90°位置处衰减至消失。     

供气方式对脉冲爆轰火箭发动机工作频率影响的试验研究

为了研究不同供气方式对以汽油/空气为推进剂的脉冲爆轰火箭发动机(PDRE)爆轰过程和频率的影响,设计加工了切向进气、切向/轴向混合进气和切向/径向/轴向组合进气的3种进气道装置,分别安装在内径为80 mm的爆轰管上进行试验,成功实现了PDRE的多循环工作.研究表明:增加进气孔数量与合理的设置进气方式,可以提高PDRE工...     

氧化剂喷注面积对连续旋转爆轰波传播特性影响的实验研究

为了研究氧化剂喷注面积对连续旋转爆轰波传播特性的影响,以H₂为燃料、空气为氧化剂,在喷孔-环缝式连续旋转爆轰发动机上开展了一系列试验研究。基于燃烧室内高频压力信号和氧化剂集气腔内的压力信号,分析了氧化剂喷注面积对连续旋转爆轰波传播过程、速度亏损和稳定性以及爆轰波波头高度的影响。试验结果表明：当推进剂质量流量不变时,增大氧化剂喷注面积,爆轰波传播速度亏损增大,爆轰波稳定性变差,同时爆轰波波头高度减小;在氧化剂喷注面积为217.1 mm²、当量比为0.9时,爆轰波平均速度达到1 800 m/s,为理论Chapman-Jouguet速度的93%,同时爆轰波表现最为稳定;当氧化剂喷注面积不变时,随着当量比的增大,爆轰波传播的稳定性先升高、后降低。     

无阀式汽油/空气两相脉冲爆轰发动机试验研究

设计加工了直径为80 mm的无阀式汽油/空气两相脉冲爆轰发动机,在试车台内开展了10～20 Hz工作频率及0.14～0.16 MPa进气压力工况条件下的试验,研究了脉冲爆轰发动机内燃烧转爆轰过程.通过分析动态压力传感器上采集得到的信号,给出了点火开始至爆轰波形成时间在不同工况下的变化情况.结果表明,脉冲爆轰发动机可以在10～20 Hz工作频率下稳定工作;增大进气压力与提高爆轰发动机工作频率,有助于燃烧转爆轰的形成.研究结果为脉冲爆轰发动机燃烧转爆轰机理以及设计运行提供了参考.     

窄谱带模型在气体辐射中的应用

由于通常情况下视气体介质为透明,所以气体辐射常常被忽略不计.随着气体浓度的增加,气体参与辐射的性能增强,因此准确模拟燃烧中产生的气体辐射特性具有重要的现实意义.在以往的气体辐射换热计算中,均把实际气体假设为灰气体,而使得其辐射特性与波长无关,这大大简化了计算的复杂程度,但同时也降低了计算的准确度.研究了窄谱带模型在气体辐射中的运用,根据气体介质的物理性质,计算了对应各个波长段的辐射强度和穿透率.并将计算结果绘制成曲线图,说明研究细化到气体辐射过程中的每一个波长段.另绘制温度值和烟灰微粒的体积分数改变后的曲线图,并与改变之前的相对应的曲线图进行比较,说明窄谱带模型应用的研究结果符合实际情况.     

铝粉燃料连续旋转爆轰发动机工作特性

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。