煤油燃料旋转爆轰波起爆与传播特性实验研究

为研究煤油燃料旋转爆轰波的起爆与传播特性,开展气体-液体两相旋转爆轰发动机实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室内径120 mm、外径153 mm、长240 mm,煤油为燃料、富氧空气为氧化剂,通过氢气/氧气微小型脉冲爆轰发动机进行点火;基于燃烧室内的高频压力,分析气体-液体两相旋转爆轰波的起爆过程、传播特性以及发动机的工作特性。实验结果表明：混合物的反应活性至关重要,当氧化剂中氧含量偏低时,混合物反应活性低,旋转爆轰波将无法起爆,直至氧含量增加到39.2%,才能形成自持传播的爆轰波;爆轰波成功起爆后均以双波对撞模态传播,波速为815~ 920 m/s;在 贫油条件下,爆轰波传播速度随着当量比提高呈增加趋势;当空气质量流量大于822 g/s时, 发动机基本以缓燃形式工作。     

二维粘性CE/SE方法在两相流内弹道计算中的应用

根据CE／SE方法思想，构造粘性二维两相流动的CE／SE数值计算的格式。采用此格式对膛内二维粘性两相流动点火过程进行数值计算。计算结果反映实际规律并和试验结果符合，结果表明，对中心点火方式，在点传火过程初期，膛内压力在径向上存在较大的压力梯度，当火药全部着火后，药室内压力逐渐趋于一致。同样也表明CE／SE方法能够完全模拟瞬态二维两相流动的情况。     

火药起始参量对最大膛压影响的方差分析

火药弧厚和装药量是影响火炮最大膛压的两个重要的随机因素。本文用方差分析法对不同弧厚和不同装药量下最大膛压的样本值进行了显著性检验。在检验时，每个因素取两个不同水平，每个水平取两个样本，通过样本的统计量来检验不同因素对最大膛压的影响程度。检验结果表明，火药弧厚对最大膛压影响的敏感性比装药量强。所得结论对火炮的装药设计具有一定的指导意义。     

火药床低温动态力学强度的研究

给出火药低温撞击与挤压引起破碎的实验结果，并提出反映火药破碎定量结果的破碎度要领实验测定火药床的颗粒间挤应力，给出火药破碎度与挤应力的关系，研究结果表明，某些火药不适合于高膛压大口径火炮。     

U形电枢非稳态电磁场二维数值模拟

建立了电磁导轨炮U形电枢二维非稳态电磁扩散效应计算模型，运用有限差分P—R算法耦合计算电磁场与温度场，得到了导轨及U形电枢内部磁感强度和温度分布；并将计算结果与电枢固定静止的情形做了比较。数值计算结果显示了电枢运动引起明显的电流速度趋肤效应，电流趋向表面流动并在电枢尾部与轨道接触面上趋于集中；同时使电枢尾部欧姆热剧增导致出现高温烧蚀。计算结果为固体电枢在快速滑动中避免发生转捩并抑制烧蚀提供了理论依据。     

管状发射药内弹道模型及计算

该文根据未开槽管状发射药的装药结构特点,将火药床分为管内部区域、管外气相区域与固体发射药三个区域.每个区域建立相应的基本方程组以及初边条件,药条破裂采用临界破裂压力差准则.数值计算结果表明,管状发射药在射击过程中运动位移较小,并且在点传火阶段透气性好,压力振荡幅值小.文中还给出了药条破裂前管内外流场的详细分析.     

冲压加速器预混燃气密闭爆发器实验研究

以冲压加速器为工程背景，着重研究预混燃气在密闭爆发器中的燃烧规律，以及产生不稳定燃烧的影响因素。实验给出的邓混燃气的装填压力及配比，可直接应用于冲压加速器射击实验，并对冲压加速器射击实验的安全具有实际意义。     

不同喷管形状对PDE性能影响分析

考虑了带收敛、扩张、收敛扩张三种喷管的脉冲爆震发动机模型。推导了一维CE／SE方法的计算格式，并将之应用于脉冲爆震发动机内部流场的模拟中，通过对模拟结果的定性分析与定量计算,发现带喷管的PDE能提高其性能参数一冲量，但不同类型的喷管对其性能的影响并不相同。这些分析结果对PDE模型的改进以及PDE性能的提高都有较大的参考价值。     

二相湍流爆轰流场的数值仿真

研究脉冲轰发动机效率优化设计问题,由于湍流对两相爆轰流场有较大影响,要求明确两相爆轰流场的特点.为了进一步明确上述问题,提出建立轴对称两相爆轰低雷诺数湍流模型,应用求解元与守恒元方法(简称CE/SE方法)进行数值仿真.仿真结果表明,湍动能随着爆轰波的传播而前进,且湍动能值在管子的中心部位较大.明确气相轴向速度在爆轰波阵面上比径向速度大的特点.仿真也为爆轰湍流流场效能的认识和提高脉冲发动机效能的设计提供了理论指导.     

冲压加速器亚爆轰推进一维内弹道数值模拟

根据冲压加速器工作特点,本文建立了一维、准定常、化学平衡控制体的数学方程组,并利用高斯消去法进行数值求解,模拟出了冲压加速器的性能曲线,分析了冲压加速过程中物理量的变化规律,可为实验时选择预混气体组分提供指导．