爆震室内混合物填充特性研究

爆震室内混合物的填充过程是PDE工作循环中的重要一环.为了研究爆震室内的燃料和氧化剂的填充特性,采用大型计算流体力学仿真软件对爆震室内燃料和空气的填充过程进行了数值模拟.计算结果表明,在设定的计算条件下,填充距离随填充时间的增加近似线形增大,填充完毕所需的填充时间约0.125s,且从距封闭端250mm开始,填充后的乙炔质量分数稳定在0.11.     

喷口与凹面腔距离L对激波聚焦起爆爆震波的影响分析

为研究两级脉冲爆震发动机环形喷口与凹面腔距离L对激波聚焦起爆爆震波的影响,文中以氢气和空气混合物为例,对不同L下激波聚焦起爆爆震波的过程进行了数值模拟。结果表明,L的存在会使激波入射方向与壁面法线方向夹角减小,在壁面反射聚焦的激波面积增大,腔内的反射聚焦效应增强;随着L的增大,起爆点与壁面间距离增加,起爆点压力下降;在L=1d附近,一个爆震循环作用于单位面积壁面的冲量最大。     

等离子体点火对PDE一维两相爆轰影响的数值计算

建立了PDE管内利用等离子体射流点火过程的一维两相流体动力学数学模型,并用CE/SE方法对管内两相爆轰过程进行了数值模拟。分析讨论了等离子体射流点火不同射流时间及点火能量对于爆轰波形成的影响。结果表明:与常规火花点火相比,等离子体射流点火可以缩短DDT时间约35%,缩短DDT距离约30%;在能够形成爆轰的情况下,等离子体点火能量和点火时间的增加对DDT距离影响很小。计算结果对提高脉冲爆轰发动机的运行频率具有重要的参考价值。     

点火能量对两相爆震波形成影响的数值研究

针对液态辛烷／空气两相混合物燃烧波在一维封闭空间内传播的爆燃向爆震转变（DDT）问题,运用化学反应流动基本理论、颗粒轨道模型和两步反应模型,在拉格朗日质量坐标系中建立了对该现象的数学模型,并开发了数值模拟程序CTPD。通过数值模拟研究了液态燃料爆震波的基本特性,以及点火能量及初始温度对于爆震波结构与发展的影响。研究发现,点火能量及初始温度的提高显著促进了爆震的转变．爆震强度随着点火能量的提高而增大,随着初始温度的提高而减小。     

脉冲爆震火箭发动机引射模态的实验研究

采用航空煤油和氧气作为推进剂,对脉冲爆震火箭发动机（PDRE）引射模态进行了实验研究。研究的引射器参数包括引射器与PDRE的直径比、引射器的长径比以及引射器相对位置。结果表明引射器与PDRE直径比和引射器的长径比较大时有更好的增推效果。在引射器与爆震管重叠距离为1．5倍爆震管直径时．4种尺寸引射器均获得最大增推效果,其中最大推力增益为22％。     

两级脉冲爆震发动机研究现状

为了提高脉冲爆震发动机的工作频率, 两级脉冲爆震发动机模型被提出. 该新型发动机点火原理采用激波谐振聚焦点火方式, 具有很高的点火及工作频率, 许多专家学者对此进行了实验研究和数值模拟, 但由于谐振腔内的物理过程非常复杂, 到目前为止没有一套可靠的理论, 有待于进一步研究.     

脉冲爆震发动机燃烧系统研究进展

论述了脉冲爆震发动机(PDE)燃烧系统的最近发展. 分别介绍了关于燃料性能、爆震形成、噪声、系统性能评估、先进诊断和数值模拟等方面的主要进展. 脉冲爆震燃烧系统分析评估模型由仅对理想装置的性能评估拓展到不同飞行高度和速度的更复杂的概念系统, 并且考虑了燃料部分填充、尾喷管和引射器等对脉冲爆震发动机性能的影响. 同时, 还介绍了基于实用液体燃料的脉冲爆震燃烧系统的最新研究进展和脉冲爆震发动机的不同应用.     

点火能量对两相爆轰波形成影响的数值研究

针对液态辛烷/空气两相混合物燃烧波在一维封闭空间内传播时爆燃向爆轰转变(DDT)的问题,运用化学反应流动基本理论、颗粒轨道模型和两步反应模型,在拉格朗日质量坐标系中建立了对该现象的数学表达,并开发了数值模拟程序CTPD,其中气体动力学方程采用显式差分格式,化学反应项使用二阶精度的Adams方法.通过数值模拟研究了液态燃料爆轰波的基本特性,以及点火能量及初始温度对于爆轰波结构与发展的影响.研究发现,点火能量及初始温度的提高显著促进了爆轰的转变,爆轰强度随着点火能量的提高而增大,随着初始温度的提高而减小.研究中计算结果与实验波形符合良好,说明本研究为包括DDT现象在内的脉冲爆轰发动机工作过程提供了一种可行的计算方法.     

当量比及氧化剂含氧量对凝胶汽油爆轰过程的影响

为了研究化学当量比和氧化剂含氧量对凝胶汽油/气相氧化剂两相爆轰过程的影响,建立了考虑组分的凝胶汽油/空气三维两相爆轰模型,并采用守恒元与求解元方法对脉冲爆轰发动机管内爆轰过程进行了数值仿真,分析了当量比和氧化剂含氧量对爆轰波形成时间、形成距离、爆轰波压力峰值和爆轰波传播速度的影响.数值研究结果表明,当量比α小于1.15时,随着当量比的增大,脉冲爆轰发动机管内形成爆轰波所需的距离和时间缩短,爆轰波的压力峰值和传播速度增大,当量比α=1.15时形成爆轰波所需的距离和时间分别为0.288 m和278.0μs,爆轰波压力峰值和传播速度分别为1.85 MPa和1437 m·s-1;随着氧化剂含氧量β的增大,爆轰波的压力峰值和传播速度增大,当氧化剂含氧量β由23％增大至48％时,爆轰波的压力峰值由1.85 MPa增大至2.85 MPa,传播速度则由1437 m·s-1增大至1868 m·s-1.     

脉冲爆震发动机性能影响分析

基于脉冲爆震发动机分析模型, 研究了爆震频率对脉冲爆震发动机推力的影响、引射器对推力增益的影响、隔离段和部分填充对脉冲爆震发动机性能的影响及脉冲爆震发动机的飞行性能.     

DNTF基炸药燃烧转爆轰影响因素实验研究

为了研究二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)基混合炸药燃烧到爆轰转变(DDT)过程的有效调控技术,采用同轴电离探针测量技术研究了点火药量、DDT管壁厚约束、成型方式等对DNTF基混合炸药DDT性能的影响,从DDT管破裂状态、DDT过程不同位置处波阵面速度、诱导爆轰距离等变化对实验结果进行了分析。结果表明,DDT管壁厚约束对DNTF基混合炸药DDT的诱导爆轰距离没有明显影响,都在375 mm左右,但壁厚减小会使爆燃阶段持续时间增加,达到爆轰的初始速度减小到5515 m·s~(-1);点火药量增加对DNTF基混合炸药DDT反应剧烈性没有明显影响,但会减小初始燃烧持续时间和诱导爆轰距离;压制成型试样DDT的初始燃烧持续时间、爆燃持续时间及诱导爆轰距离均大于熔铸成型试样,但反应剧烈性没有差别。     

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...     

网状聚氨酯泡沫爆轰试验及数值模拟

针对网状聚氨酯泡沫中氢氧爆轰力学响应特性问题,采用试验和数值模拟相结合的方法,分析了密闭容器内无填充材料、填充孔径20PPI及40PPI网状聚氨酯泡沫三种条件下的爆炸温度及压力值,阐述了网状聚氨酯泡沫作为填充材料防火抑爆的机理.结果表明:多孔泡沫的孔结构对可燃气体爆轰波具有抑制作用,导致温度和压力明显降低,且材料的孔径越小,爆轰波受到的抑制作用越大;数值模拟与试验结果吻合较好,表明计算结果可靠.     

旋转爆轰自持机理的数值研究

为研究旋转爆轰的自持机理,基于带化学反应的二维Euler方程,对2H2/O2/Ar系统在圆环管内爆轰的传播进行了数值模拟.用二阶附加半隐的Runge-Kutta法和五阶WENO格式分别离散欧拉方程的时间和空间导数项,采用基元反应简化模型描述爆轰化学反应过程.得到了旋转爆轰流场温度、压力、典型组元OH质量分数的分布及数值...     

一种油气井用双向传爆管极限传爆距离

为评估油气井用双向传爆管在空气中的极限传爆距离(即在置信水平0.95下,可靠度为0.999的最大传爆距离),采用火工品常用的感度试验用数理统计方法——升降法,对双向传爆管进行传爆实验。用LS-DYNA软件进行了双向传爆管的传爆机理和爆炸过程的数值模拟。结果表明,在空气中,在0.95置信水平下,可靠度为0.999的双向传爆管的最大传爆距离为82.8 mm。数值模拟结果在一定程度上支持82.8 mm左右的实验结果。     

连续旋转爆轰发动机隔离段流场数值模拟研究

为了研究连续旋转爆轰发动机(CRDE)隔离段的反压特性,建立了等直隔离段以及带扩张段的隔离段模型,用FLURNT对这2种构型的隔离段进行三维数值模拟,研究了旋转爆轰波在隔离段内向上游传播的特性,分析了不同结构对流场结构、激波串前传位置的影响; 对同一结构,分析了反压大小、旋转速度对其的影响。研究结果表明,反压在隔离段内与附面层相互作用,诱导出复杂激波和膨胀结构,形成了激波串。反压扰动在隔离段中前传的距离与隔离段的构型、反压旋转速度和大小有关:等直隔离段的抗压能力相对更强,反压旋转速度或压力增加,都会使得扰动区域增加。数值模拟结果对CRDE隔离段反压特性研究以及结构设计具有一定参考价值。     

颗粒状HMX、RDX的燃烧转爆轰实验研究

用盖帽探针和离子探针实验研究了颗粒状HMX、KDX的燃烧转爆轰(DDT)。研究表明炸药的DDT过程复杂，点火方式、DDT管材料、杂质都对这些炸药的DDT有一定的影响。     

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...     

等离子体射流点火对燃烧转爆轰影响的二维数值计算

采用二维粘性CE/SE方法对等离子射流点火的多相爆轰进行了数值计算,分别以N-S方程和Euler方程为控制方程,对比了等离子体射流条件下粘性对爆轰流场的影响。分析了不同射流温度、时间及初始液滴半径对燃烧转爆轰过程的影响。计算结果表明：粘性作用对爆轰波的传播过程影响甚小,对爆轰参数数值大小有一定影响。提高初始射流点火的温度和时间,可以显著地缩短形成稳定爆轰的燃烧转爆轰距离（DDT）;当等离子体射流已经充分点燃可爆混合物,继续增加射流时间对缩短DDT影响较小。当液滴半径小于50 μm时,爆轰波峰值压力随着液滴半径的增加而增加;当液滴半径大于50 μm时,爆轰波峰值压力随着液滴半径的增加而减小。计算结果对脉冲爆轰发动机（PDE）的设计与实验具有一定的指导作用。     

横向射流起爆爆震波二维数值模拟

利用Fluent软件对燃烧室内填充化学恰当比的C8H18/O2预混气体进行直接起爆,并对爆震波衍射和爆震波形成以及发展过程进行数值模拟研究;详细分析了横向射流在不同角度、不同位置条件下直接起爆燃烧室内预混气体后爆震波的传播特性和流场特点.