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挽回爆轰启发机里的纵向脉冲爆轰波和挽回波

发布时间:2020-01-01 文章来源:乐虎国际娱乐官方 作者:admin

  转动爆轰策动机里的纵向脉冲爆轰波和转动爆轰波_能源/化工_工程科技_专业材料。第五届爆震与新型饱动 学术会论说文 编号:35 转动爆轰策动机里的纵向脉冲爆轰波和转动爆轰波 王宇辉 1,*,王超 2,笑嘉陵 2,黄思源 2 1. 西南科技大学 燃烧气氛动力学讨论中央,四川 绵

  第五届爆震与新型饱动 学术会论说文 编号:35 转动爆轰策动机里的纵向脉冲爆轰波和转动爆轰波 王宇辉 1,*,王超 2,笑嘉陵 2,黄思源 2 1. 西南科技大学 燃烧气氛动力学讨论中央,四川 绵阳 621010;2. 中国气氛动力讨论与 进展中央 吸气式高妙声速身手讨论中央,四川 绵阳 621000 摘要:正在转动爆轰策动机里,非正道的纵向脉冲爆轰波比力常见。本文对转动爆轰波和纵向脉冲爆轰 波展开进一步尝试讨论。燃烧室爆轰环腔表径 100 mm,宽 10 mm,长 117 mm。气氛通过 60 个直径 2 mm 圆柱孔轴向、氢气通过 2 mm 宽环缝径向流入环腔。结果解说,瞬态的纵向脉冲爆轰波能够转为不变的旋 转爆轰波,纵向脉冲爆轰波一个轮回里存正在爆轰熄火局面。 枢纽词:纵向脉冲爆轰波 转动爆轰波 高速影相 氢气 1. 弁言 转动爆轰策动机(Rotating Detonation Engine, CDE) ,别名连气儿爆轰策动机(Continuous Detonation Engine, RDE)或连气儿转动爆轰策动机(Continuously Rotating Detonation Engine, CRDE)也是一种基于爆轰燃烧的策动机,因为流量连气儿,机合紧凑,表面热效用和比冲较 高,近年来成为良多公司和科研机构的讨论热门。该策动机里,转动爆轰波( Rotating Detonation Wave, RDW)数目或者高出一个。 Aerojet Rocketdyn 公司[1-2]自从 2010 年起,举办了 650 次多种喷嘴、多种喷管、多种推 进物(氢气,甲烷,乙烷,JP-8, JP-10)以及有无等离子体加强的 RDE 测试,当量比局限 0.4-1.2,直径 21 cm。评估解说正在好像的滚动条款下,爆轰波行动依赖于策动机构造,行使 等离子体加强体系能够增大爆轰波速率,削减对深化气氛的需求。RDE 庖代旧例燃气轮机 后,同样释热条款下燃油耗费削减 14%,每年每台正在服役涡轮策动机可削减 500 万美元燃 油耗费。正在美国能源部第二阶段 RDE 项目资帮下,Aerojet Rocketdyne 参加 7,570,127 美元 进展吸气式涡轮转动爆轰策动机,旨正在到达 65%的团结轮回效用;项目年光为 2014 年 10 月到 2019 年 3 月,燃料为自然气[3]。美国空军讨论尝试室和革新科学计划公司行使空军研 究尝试室的爆轰策动机讨论办法的推力台架尝试讨论了拥有差异机合喷管的转动爆轰策动 机(图 1,直径 6 英寸) ,目标为衡量推力和比冲等饱动本能[4]。他们稀少比力了差异的内部 喷管机合,蕴涵钝体、塞式喷管、停顿塞式喷管等构造。他们采用毛细管均匀压力身手举办 的轴向静压衡量解说正在环腔里存正在搀杂区域、 爆轰轮回区域和不变排气区域; 通过质地流量 函数测试了喷管堵塞所恳求的滞止状况条款。 尝试数据解说, 喷管堵塞或一面堵塞需求正在燃 烧室内发生滞止压力增进量。增压效应是当量比函数,最大滞止压力增进量可到达 3-7%,具 体取决于策动机流量。出口堵塞的滞止景况能够反应比推力,并能够与衡量的推力比力;结 果发觉策画出的比推力彰着大于衡量值, 这是由穿过尾气的激波变成总压失掉惹起的。 对发 动机爆轰局面之后的激波/膨胀波情况的领略将有帮于减幼总压失掉,进步饱动本能。他们 还革新燃烧室环腔宽度, 对转动爆轰策动机举办了推力测试, 讨论了标准参数对本能的影响 [5] 。这些参数蕴涵气氛喷射面积膨胀比、爆轰腔的质地流密度和喷管喉部的减少面积。该工 作讨论的主题正在于确认滚动变量之间的合连, 该合连能够帮帮确认几何机合对试验中的比冲 和比推力的影响。该 RDE 中央柱直径为 138.6 mm,表壳长度为 114.3 mm,爆轰环腔宽度 分辨为 7.62 mm (0.3 inch), 16.25 mm (0.64 inch),22.86 mm (0.9 inch);气动塞式喷管与燃 烧室集成,起到了散热影响。燃料行使氢气和乙烯,流量局限为 0.61-1.82 kg/s,当量比局限 为 0.6-1.35; 气体质地流量通过上游歧管的声速喷嘴衡量。 讨论发觉, 通过革新策动机机合, 国度天然科学基金资帮项目(NSFC11602207 和 91641103) 燃料效用能够和有用总压换取; 革新喷管减少面积能够比力彰着地看出此效应。 他们对乙烯 /气氛饱动剂和氢气/气氛饱动剂的本能举办了对照,发觉所得结果和脉冲爆轰策动机的尝试 数据和表面预测切合的很好。乙烯/气氛饱动剂的本能到达了巴望结果,饱励人心,只管依 然存正在良多身手挑衅,譬喻重型碳氢燃料的操纵。跟着流量增进,比冲和比推力增进,这是 由于流量增进了燃烧室内爆轰波前响应物的压力以及爆轰燃烧增进了背压。 正在轻度富燃料区 域,比推力到达最大值,这和爆轰增压的最大值所处的搀杂物境况是相同的。日本名古屋 大学等单元将正在 2018 年展开基于转动爆轰策动机的探空火箭飞翔尝试, 推力 500 [6] N,比冲 300 s 。 图 1 种种尝试中的喷管机合示企图[4] 北京大学正在转动爆轰策动机方面展开了多量的尝试和数值模仿讨论。他们[7-9]发觉正在空 心燃烧室里爆轰波也能连气儿转动下去, 且饱动本能不会由于无内柱而失掉, 这有利于简化发 动机机合;高的燃料喷射面积比会增进波数,而拉瓦尔喷管能够明显进步空心 RDE 饱动性 能。 他们还讨论了环形和空心燃烧室的粒子轨迹和热力学本能[10-11], 说明了燃烧室头部的激 [12] 波反射局面 。国防科技大学展开了火油两相转动爆轰策动机讨论,结果解说正在当量比为 0.805-0.908 的富氧工况下,跟着氧化剂中氧气含量的增进,爆 轰波速率渐渐加疾,最高可达 2440 m/s;转动爆轰波正在纯氧条款下拥有较强不不变性[13]。 南京理工大学尝试讨论了当量比对汽油/富氧气氛搀杂物转动爆轰策动机的影响,该策动机 上转动爆轰波永远为同向撒布模态, 存正在单波头、 双波头和多波头同时存正在的搀杂撒布模态, [14-15] 并衡量了双波对撞模态下的推力 。 南京理工大学还计划了离心压气机或涡轮导向叶片和 转动爆轰燃烧室的组合机合,讨论了氢气转动爆轰相合性子[16-17]。正在笑嘉陵院士增援下,西 南科技大学燃烧气氛动力学讨论中央和中国气氛动力讨论与进展中央举办了转动爆轰策动 机的配合讨论。 他们采用差异湍流模子数值模仿了直角梯形截面的燃烧室, 发觉响应物容易 侵入爆轰波的弱波面一面, 但这个响应物间断很疾会被爆轰波的加强所吞噬; 同时发觉爆轰 波能够绕过直角、钝角和锐角,由此推测肆意凸多边形截面的 RDE 燃烧室是可行的[18]。实 验发觉[19],当量比大于 2 时,燃烧产生正在燃烧室以表,为爆燃;当量比亲昵于 1 时,燃烧 室内存正在多个反向转动爆轰波,爆轰波均匀速率较低,不高出 1000 m/s;当量比幼于 0.58 时,仅有一个爆轰波准稳态转动。正在当量比为 1 时,举办了 17 秒无热防护的转动爆轰策动 机尝试,未发觉燃烧室有彰着烧蚀。其余,他们还讨论了转动爆轰波的不不变性、爆轰与爆 燃的共存机造、激波对转动爆轰波的影响、入口故障物对转动爆轰波的影响、热范围对转动 爆轰波的影响等实质[20-24],并对国表里转动爆轰策动机讨论转机做了综述[25]。总体看来, 国内转动爆轰策动机处于根基讨论阶段,美国已到达身手开荒阶段,身手程度差异较大。 转动爆轰策动机平常燃烧形式为转动爆轰波,但少少景况下映现了纵向脉冲爆轰波 (Longitudinal pulsed detonation, LPD)[26-27]。辛辛那提大学通过尝试讨论,推测喷管喉部是 变成纵向脉冲爆轰波的须要条款, 而本文中发觉正在没有喉部的条款下, 也能够发生纵向脉冲 爆轰波。本文通过尝试讨论,进一步讨论纵向脉冲爆轰波局面以及其与转动爆轰波的合系。 2. 尝试配置和方式 尝试配置和体系示企图如图 2 所示。尝试体系紧要由饱动剂提供体系、数据采团体系、 限定体系、焚烧体系和燃烧室等一面构成。饱动剂提供体系蕴涵六瓶氢气、一瓶氧气和一个 大型压缩气氛罐。氢气瓶提供最大总压为 12 MPa,气氛罐最大提供总压为 10.5 MPa,主流 响应物为氢气和气氛,直接进入燃烧室,被转动爆轰波燃烧;预爆轰管内的支流响应物为近 化学计量比的氢气和氧气,紧要用来焚烧,焚烧完毕后,即刻割断支流。 采团体系紧要由硬件和软件两一面组成。此中硬件蕴涵 PCI 同步收罗板卡、PCI 收罗卡 和高牢靠性工业策画机及传感器等。体系软件中可对全面通道的采样频率、采样深度、数据 存储目次等树立,体系软件还可对存储的史籍数据载入举办波形显示、剖析。衡量仪器蕴涵 有 4 个低频压力传感器和 3 个高频压力传感器 PCB113B24,一台高速摄像机,一台广泛速 度摄像机,流量通过收敛扩张喷嘴堵塞状况策画。高频压力传感器 P1 和 P2 处于统一轴向 身分,夹角 180 度;P1 和 P3 位于统一方位角,轴向间隔 20 mm,P3 正在上游,P1 不才游。 P1、P2、P3 收罗到的压力弧线 展现。限定体系通过继电器 CT817C446k 限定电磁阀行为,行为年光幼于 6 微秒。焚烧体系由预爆轰管和高能火花塞等构成,火花塞 焚烧频率为 28 Hz,预爆轰管内径 10 mm、长度为 200 mm;火花塞与预爆轰管螺纹结合, 预爆轰管切向焊接正在燃烧室上,预爆轰管轴线 mm。火花塞焚烧端 面和氢氧入射孔轴线重合,确保焚烧牢靠性,燃烧室由中央柱、壳体和端盖等构成,质料为 45 钢,经发蓝统治,减慢生锈速度。中央柱和壳体之间为爆轰环腔,燃料氧化剂掺混、旋 转爆轰、 排气等历程均产生正在该环腔。 壳体和端盖之间为氢气流道。 爆轰环腔表径为 100 mm, 内径为 80 mm,轴向长度为 117 mm。气氛通过端盖上 60 个直径 2 mm 圆柱孔轴向、 正在尝试中,各流道行为时序为:0 期间开明主流和支流,50 ms 期间焚烧且正在 100 ms 时 告终焚烧,160 ms 期间割断支流,t 期间(0.7-20 s)割断主流氢气,(t+2) s 期间割断气氛。 气氛结果割断,能够保障渣滓产品被吹扫明净,并对燃烧室和传感器起到冷却影响。因为实 验年光较短,时时幼于 20 秒,未计划冷却体系。为了珍惜压力传感器免遭高温妨害,当安 装有 PCB 压力传感器尝试时,转动爆轰年光被限定正在 0.7 s 支配;而举办十几秒较长年光实 验时,燃烧室内不举办接触式衡量。 图 2 尝试配置及示企图,压力触感器 P1 和 P3 同方位角,轴向间隔 20 mm,P1 不才游,P1 和 P2 同轴向身分,夹角 180 度 3. 尝试结果和商量 3.1 基于氢气-气氛的工况 转动爆轰波会使方位角差异的压力传感器收罗到的压力弧线显示对应的时差; 看待夹角 180 度的压力传感器 P1 和 P2,压力弧线时差该当为半个周期支配。纵向脉冲爆轰波沿燃烧 室轴向运动,因为 P1 和 P2 同轴向身分,压力弧线 g/s 、 当量比 0.70-0.93 时, 燃烧室里产生了纵向脉冲爆轰 (LPD) 。 当量比为 0.62 时,燃烧室里的燃烧极不不变,正在纵向脉冲爆轰和转动爆轰之间接续变革。这评释,当量比 较低时, 因为燃料稳压室出口未到达堵塞状况, 爆轰环腔里的爆轰波和燃料稳压室发生了声 学耦合,变成燃料流量极不不变,进而导致燃烧形式接续变革。图 3 爆轰压力弧线 正在年光上根本重合, 评释该压力波为纵向脉冲爆轰波。 图 3a-b 压力弧线 Hz,根本正在图 3d 频域峰值局限内;变革的周期解说 纵向爆轰波正在不不变撒布。图 4 解说,正在气氛 549 g/s,当量比 0.62 条款下,产生了纵向脉 冲爆轰和转动爆轰交叉举办的局面。图 4b 中压力弧线 峰值瓜代映现,且时差约莫 为半个周期,解说转动爆轰波正在举办。图 4c 前半段为转动爆轰波,后半段为纵向脉冲爆轰 波,压力弧线 正在年光上根本重合。转动爆轰波撒布周期间隔为一个圆周长,而纵向 脉冲爆轰波轮回对应撒布间隔约等于 2 个爆轰环腔长度,故这两种爆轰波拥有差异的周期。 图 4d 的傅里叶变换有两个峰值频率,分辨为 1961 和 2594 Hz,分辨对应纵向脉冲爆轰波和 转动爆轰波。凭据爆轰环腔表径策画获得的转动爆轰波速率为 815 m/s。因为搀杂不睬念且 当量比只要 0.62,使得爆轰波速率仅为 815 m/s,远幼于 CJ 值 1738 m/s。其它从图 3 压力曲 线能够看出,该压力波不绝正在维护,且为增压,因而只可是爆轰波,而非激波。 如图 5-6 所示,正在气氛 677 g/s,当量比 0.61 时,产生了比力不变的转动爆轰波;从燃 烧室尾部窥探,爆轰波逆时针运动,宗旨未受预爆轰管限定。沿逆时针宗旨,白色弧形区域 结尾根本代表转动爆轰波身分。 时域剖析转动爆轰波周期为 0.260 ms, 对应周期为 3846 Hz, 刚好正在图 6d 爆轰波频带内。图 5 爆轰波转动周期对应 5 帧年光,即 0.250 ms;因为高速摄 影时空精度较差,能够以为高速影相周期根本切合压力弧线c 解说平齐装置的压 力传感器 P2 正在高温下失效,无法持续收罗转动爆轰波压力信号;而压力传感器 P1 仍旧正 常事务,由于 P1 采用凹坑装置,有用避免了紧要零漂,延迟了传感器事务年光。图 6a、b、 d 解说焚烧后,燃烧室内先变成了纵向脉冲爆轰波,随后再发生不变的转动爆轰波。 如图 7-8 所示,正在气氛 677 g/s,当量比 0.62 时,产生了纵向脉冲爆轰波和转动爆轰波 的瓜代局面。图 8a 能够看到转动爆轰波比纵向脉冲爆轰波周期短,压力高,这是由于转动 爆轰波进展较为弥漫, 纵向脉冲爆轰波进展不弥漫, 且纵向脉冲爆轰一个轮回里包罗有爆轰 波的进展和熄灭历程。图 8b 两个频段的特质频率 2364、3240 Hz 分辨对应了纵向脉冲爆轰 波和转动爆轰波。图 7 每组连气儿的玄色照片(看不到任何亮光)为 5-6 帧,评释轮回拥有较 不变的周期,且能够看到该周期对应 9 帧照片支配,即 0.450 ms,大致切合压力弧线的纵向 脉冲爆轰波周期。纯玄色照片和带亮色照片瓜代映现,评释燃烧室内正在试验时期没有熄火。 当玄色照片映现时,只要缓燃,即爆轰波熄灭状况,燃烧室内气体温度较低;缓燃温度彰着 低于爆轰波温度。当带亮色照片映现时,燃烧依然从缓燃转为爆轰波。图 7 照片白色曲线的 连气儿变革表了解纵向脉冲爆轰波是从横截面上某一点下手起爆, 发散到角落; 而不是从扫数 断面上起爆。正在燃烧室内,高温产品不才游,低温响应物正在上游,是以爆轰波一定是从下游 起爆,通过缓燃转爆轰历程进展起来,往上游撒布,这个推测与文件 [27]截然相反(该文件 以为纵向脉冲爆轰波从上游往下游撒布) 。因为连气儿的白色曲线 帧,没有 到达一个转动爆轰波周期,能够以为图 7 照片里不存正在转动爆轰波。表 1 解说,同样当量比 下,高气氛流量有利于转动爆轰波的发生,而低气氛流量下根本只可发生纵向脉冲爆轰波。 气氛流量较高, 有利于保障气氛喷嘴的堵塞状况, 即爆轰波所导致的压力波不易反应给稳压 室,避免了稳压室和爆轰环腔的声学耦合,能够进步气氛滚动的不变性。气氛滚动不不变, 或者导致转动爆轰波倏得氧化剂亏折而熄火,退化为缓燃,被吹向下游。不才游因为搀杂状 况变好,气氛滚动趋于不变,因为缓燃转爆轰历程,转动爆轰波从头设备起来。因为转动爆 轰波与气氛稳压室的彼此影响,当气氛流量又产生变革时,转动爆轰波从头退化。如许,旋 转爆轰波和纵向脉冲爆轰波就瓜代发生了。其它从表 1 可知,同样当量比下,当气氛流量较 高时, 转动爆轰波速率较高, 比低流量下可超出 200 m/s 支配。 可见, 保障气氛滚动不变性, 有利于发生转动爆轰波;且较不变的转动爆轰波才或者拥有较高的撒布速率。结果,从表 1 可看出,转动爆轰波更容易正在低当量比下映现。高当量比时,燃料喷射会给气氛喷嘴出口形 成较高反压,易导致气氛喷嘴无法堵塞和气氛滚动不不变,从而发生纵向脉冲爆轰波。 本讨论基于缝-孔式燃料和氧化剂喷嘴, 看待双环缝喷嘴, 也或者发生纵向脉冲爆轰波。 气氛喷嘴过宽, 导致气氛流量不稳和上下游的声学耦合, 是发生纵向脉冲爆轰波的须要条款。 古代观念以为, 液体火箭策动机里存正在的的高频纵向不不变性紧要由声波或激波变成。 纵向 脉冲爆轰波可认为说明液体火箭策动机里存正在的高频纵向不不变性供给一种新的观念。 表 1 转动爆轰策动机的少少工况 Air, g/s 549 549 549 549 549 677 677 H2, g/s 14.8 13.3 11.2 9.8 8.8 11.9 12.1 Equivalence ratio 0.93 0.84 0.70 0.62 0.55 0.61 0.62 Combustion LPD LPD LPD LPD, RDW Deflagration RDW LPD, RDW Frequency, Hz 1947 1970 1981 1961, 2594 NA 3846 2364, 3240 RDW speed, m/s NA NA NA 814 NA 1208 1017 0.4 p1 p2 p3 LPD, 0.536 ms p1 and p2 roughly coincident at time 0.4 p1 p2 p3 LPD, 0.529 ms p1 and p2 roughly coincident at time Pressure, MPa 0.2 Pressure, MPa 0.502 0.504 0.506 0.508 0.510 0.2 0.0 0.0 0.500 0.450 0.452 0.454 0.456 0.458 0.460 Time, s Time, s a)个别视图 0.008 b)个别视图 0.4 p1 p2 p3 LPD p1 and p2 roughly coincident at time 0.006 Pressure, MPa Amplitude 0.2 0.004 1906 Hz 1947 Hz 0.002 0.0 0.000 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0 2000 4000 6000 8000 Time, s Frequency, Hz d)傅里叶变换 c)个别视图 图 3 高频压力弧线,图 a-b 标识了 LPD 周期 1.0 0.8 p1 p2 p3 1.0 0.8 p1 p2 p3 Pressure, MPa Pressure, MPa 0.6 0.6 RDW, alternate peaks of p1 and p2 0.4 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.600 0.602 0.604 0.606 0.608 0.610 Time, s Time, s a) 全部图 b)个别视图,RDW 1.0 0.8 p1 p2 p3 0.008 0.006 1961 Hz, LPD Pressure, MPa 0.6 Amplitude RDW 0.4 LPD 2594 Hz, RDW 0.004 0.2 0.002 0.0 0.000 0 2000 4000 6000 8000 0.624 0.626 0.628 0.630 0.632 0.634 Time, s Frequency, Hz d)傅里叶变换 c)个别视图 图 4 高频压力弧线 连气儿帧的高速影相照片(规律为左上至右下) ,20000 fps,第一帧 0.504835 s,爆轰波逆时针转动, 气氛 677 g/s,当量比 0.61 p1 p2 LPD lap time, 0.425 ms 0.2 p1 p2 RDW lap time, 0.260 ms Pressure, MPa 0.1 Pressure, MPa 0.1 0.0 0.0 -0.1 0.208 0.210 0.212 0.214 -0.1 0.357 0.358 0.359 0.360 Time, s Time, s a) 初始的 LPD b)不变阶段的 RDW p1 p2 0.2 RDW lap time, 0.260 ms Pressure, MPa 0.1 0.0 -0.1 0.410 0.411 0.412 0.413 Time, s c) 高温零漂下失效的压力弧线 d) 短年光傅里叶变换 图 6 转动爆轰波的压力弧线及对应的频域剖析,气氛 677 g/s,当量比 0.61 图 7 连气儿帧的高速影相照片(规律为左上至右下) ,纵向脉冲爆轰波,20000 fps,第一帧 0.545585 s,气氛 677 g/s,当量比 0.62 0.6 p1 p2 RDW lap time 0.307 ms 0.010 0.4 0.008 Pressure, MPa LPD lap time 0.465 ms Amplitude 0.006 0.2 2364 Hz, LPD 0.004 3240 Hz, RDW 0.0 0.002 0.000 0.352 0.354 0.356 0.358 0 2000 4000 6000 8000 Time, s Frequency, Hz b) 傅里叶变换 a) LPD 和 RDW 的瓜代 图 8 爆轰波的压力弧线及其傅里叶变换,气氛 677 g/s,当量比 0.62 3.2 基于室温乙烯-气氛的工况 基于乙烯-气氛的转动爆轰策动机燃烧室与基于氢气-气氛的燃烧室机合差异, 气氛采用 1 毫米环缝径向喷射,乙烯采用 0.8 毫米孔轴向喷射。图 9 为转动爆轰波压力弧线及其短时 傅里叶变换,转动爆轰波均匀周期为 196 微秒,对应频率 5102 Hz,正在图 9c 频带内。转动 爆轰波速率为 1602 m/s,为 CJ 速率的 93%。传感器 P1 与 P2 夹角 90 度,爆轰波这两点间传 播年光 50 微秒, 根本为 1/4 周期, 解说身分差与时差根本相同, 且爆轰波从 P1 往 P2 转动; 即对着燃烧式尾部, 爆轰波顺时针转动。 图 10 为高速影相拍摄到的连气儿帧转动爆轰波照片, 每帧间隔 0.025 ms 能够看出爆轰波正在顺时针转动,周期略幼于 200 微秒,与压力弧线剖析 结果根本相同。图 9(a)看起来转动爆轰波仅维护了 0.2 s 支配,比策动机运转年光 0.6 s 短良多, 这是由于爆轰产品高温导致压力传感器无法持续收罗有用信号, 但本质上转动爆轰 波仍正在持续。图 10 高速影相照片解说转动爆轰波正在 0.676 秒期间如故正在维护,评释了这一 点。 0.5 p1 p2 RDW, Lap Time 0.196?ms 0.4 Pressure, MPa 0.3 0.050 ms 0.2 0.1 0.0 -0.1 0.5100 0.5105 0.5110 0.5115 0.5120 Time, s (a) Global view (b) Close-up view (c) Short time fourier transform 图 9 转动爆轰波的压力弧线 的短时傅里叶变换,气氛 465 g/s、燃料 21.7 g/s 图 10 连气儿帧的顺时针转动爆轰波照片,40000 fps, 第一帧 676.150 ms,Air 465 g/s, Fuel 21.7 g/s 4. 结论 (1) 看待如今转动爆轰策动机燃烧室,有 3 种燃烧形式:转动爆轰,纵向脉冲爆轰,交 替举办的转动爆轰和纵向脉冲爆轰。同样工况下,燃烧形式或者为转动爆轰,也可 能为瓜代举办的转动爆轰和纵向脉冲爆轰,即拥有随机性。高的气氛滚动不变性有 利于发生转动爆轰波。当气氛稳压室与爆轰环腔声学耦当令,纵向脉冲爆轰波产生 概率较高。纵向脉冲爆轰波往上游撒布,与文件[27]结论(向下游撒布)相反。 (2) 转动爆轰波比纵向脉冲爆轰波周期短,压力高,由于转动爆轰波进展弥漫;而纵向 脉冲爆轰波因为撒布间隔短(最长为爆轰环腔长度),进展不弥漫,较弱。纵向脉 冲爆轰波一个轮回里存正在爆轰熄火局面 (3) 转动爆轰策动机焚烧后, 或者先变成纵向脉冲爆轰波, 然后变成不变的转动爆轰波, 评释纵向脉冲爆轰波有利于燃料搀杂物搀杂,进而导致转动爆轰波的变成。 (4) 国际上初度完毕基于室温乙烯-气氛的非预混转动爆轰策动机燃烧身手, 为碳氢燃料 正在吸气式转动爆轰策动机的操纵奠定了根基,本色上扩展了基于碳氢燃料的吸气式 转动爆轰策动机的工况局限。 称谢 本事务由国度天然科学基金 NO.11602207 和 NO. 91641103 增援。 感激中国气氛动力研 究与进展中央晏至辉和杨样博士及张旭、周金明、刘瓶超级人对尝试讨论的增援。 参考文件 [1] Claflin S. 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