旋轉(zhuǎn)爆轟燃燒室流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及性能分析.pdf

1、旋轉(zhuǎn)爆轟燃燒室因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、能量轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。作為一種新概念燃燒室，國(guó)內(nèi)外對(duì)其的研究還處于初級(jí)階段，而燃燒室的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)以及邊界條件等因素對(duì)于發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)具有至關(guān)重要的作用。所以，深入分析旋轉(zhuǎn)爆轟燃燒室的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及其影響因素對(duì)于加快旋轉(zhuǎn)爆轟燃燒室的研究進(jìn)程具有重要的意義。
　　為了系統(tǒng)地分析旋轉(zhuǎn)爆轟燃燒室的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及不同因素對(duì)其性能的影響，本文分別在旋轉(zhuǎn)爆轟燃燒室的圓環(huán)切面和周向展開(kāi)面上進(jìn)行了

2、二維數(shù)值模擬，基于密度求解器采用顯示格式來(lái)求解二維非穩(wěn)態(tài)歐拉方程，忽略了粘性、熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散等輸運(yùn)效應(yīng)，分別對(duì)采用氫氣/空氣作為預(yù)混氣的燃燒室的環(huán)形流場(chǎng)及矩形流場(chǎng)中的爆轟波的傳播過(guò)程進(jìn)行了分析。本文所作的具體工作如下：
　　1、在燃燒室的圓環(huán)切面上進(jìn)行二維數(shù)值計(jì)算，當(dāng)爆轟波傳播穩(wěn)定時(shí)對(duì)其環(huán)形流場(chǎng)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：在環(huán)形爆轟流場(chǎng)中，爆轟波后的爆轟產(chǎn)物因受到高溫膨脹以及內(nèi)外壁面斂散性的作用，具有了向外壁面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而形成了有利于

3、燃料填充的流場(chǎng)特征；
　　2、在環(huán)形爆轟流場(chǎng)中研究了燃燒室的幾何參數(shù)對(duì)爆轟波的傳播特性及其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：在本文計(jì)算的范圍內(nèi)，燃燒室內(nèi)外壁面之間的寬度與其內(nèi)徑的比值不大于1/6時(shí)，爆轟波后方的爆轟產(chǎn)物區(qū)的壓力相對(duì)較低，也更有利于新鮮預(yù)混氣的注入；
　　3、在燃燒室的周向展開(kāi)面上對(duì)其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了分析，研究了邊界條件對(duì)其性能的影響。結(jié)果表明：爆轟燃燒室的增壓比可達(dá)到2.88。燃燒室入口噴注壓力的提高會(huì)使爆轟波的

4、傳播速度逐漸增加，增壓比先增加后減??；預(yù)混氣來(lái)流溫度的降低有助于提高爆轟波的傳播速度和增壓比；出口背壓對(duì)其起爆過(guò)程的影響較大；
　　4、以燃燒室入口端的楔形結(jié)構(gòu)作為障礙物，研究了爆轟波在障礙物中的傳播過(guò)程，并分別在無(wú)障礙的燃燒室和楔形燃燒室內(nèi)起爆一股或兩股爆轟波，對(duì)燃燒室的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及工作性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：楔形結(jié)構(gòu)有助于產(chǎn)生沿著單一方向穩(wěn)定傳播的爆轟波；采用適當(dāng)?shù)娜紵胰肟谄露扔兄谔岣弑Z波的傳播速度和燃燒室的增壓比；在尺