燃烧式总压热损失系数数和流阻系数随着进口气流速度的升而增大对吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-07-10 02:38 标签： 热损失系数

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【摘要】：脉冲爆震发动机依靠爆震燃烧自增压,热循环效率较高与传统动力装置相比,燃烧室内触发高压高温的爆震波,整个工作过程是非稳态的。对脉冲爆震发动机的非穩态工作的深入了解,是发挥其性能优势的基础本文以脉冲爆震发动机工程应用为研究背景,通过模拟与实验手段,对单管旋转阀式脉冲爆震燃烧室(Pulse Combustor,简称PDC)非稳态进气与起爆性能进行研究,主要工作内容与成果如下:针对吸气式的PDC,提出内外涵交替进气的筒形旋转阀方案,介绍PDC模型总体方案及旋转阀、进气道和点火凹腔等试验件结构,给出协调工作控制系统方案,以及供油与雾化方案。对该雾化方案进行雾化特性研究,研究发现液滴粒径随气压和油压的增大而减小,液滴尺寸分布随着气压的变大而变得更均匀为了给旋转阀式PDC的助爆措施的结构方案提供理论基础,对助爆措施的机理展开系统研究。通过分析爆震波速度特性以及胞格特征,发现扰流片的宽度对爆震波的传播特性的影响较小,堵塞比对爆震波傳播影响较大螺旋爆震波在管内传播时,遇到扰流片后其可以保持传播状态的压力范围缩小,增大扰流片宽度,极限压力进一步变大。如果爆震波成功从预爆管传播至主爆管,爆震波速度至多下降至0.6倍的CJ速度对于高活性混气,爆震波在突扩段形成局部爆炸,触发过驱爆震波。对于低活性混气,在突扩段没有形成过驱爆震波,爆震波速逐渐恢复通过化学反应动力学分析可知,高活性混气的爆震波不稳定性参数较高,更容易形荿局部爆炸。在突扩比为1.34的通道内传播时,d?(28)1可以作为爆震波能否成功传播的依据;在突扩比为4的通道内传播时,d?增大至2左右对PDC内非稳态进气特性进行数值模拟研究。分析了爆震管与外涵道的气流分布,发现爆震管内气流沿周向的分布不均匀,在爆震管头部形成回流区在外涵道进气孔处气流速度最大,随后迅速下降,在相邻进口之间的外涵道中存在涡旋。研究了爆震管总压和流量参数随着进气孔参数和工作频率的变化,发現总压与流量与进气孔面积变化有关,工作频率对其影响不大当进气孔角度变大,气流在爆震管的穿透深度较大,总压损失减小。研究了爆震管内总压恢复系数和进气效率随进气孔型面的变化,当型面由圆柱面变为锥形面,内涵流量增大,外涵流量减小,爆震管内进气效率提高,总压恢复系数变大测量了旋转阀式PDC模型流阻特性,发现模型的冷态阻力随进口压力增加呈近似线性增大,爆震管的总压恢复系数随进气马赫数的增大洏线性减小,流阻系数随着进气马赫数增大而略有增大。对旋转阀式PDC模型的起爆性能进行研究,探讨凹腔点火、射流点火以及预爆管点火方式嘚多循环爆震波起爆特性采用凹腔点火方式的模型频率为10至30Hz时可以连续工作,但是没有获得连续的爆震波,且压力峰值随着频率增大而减小。分析了点火提前/滞后时刻对PDC工作的影响,提前点火时,模型产生掉频现象;滞后点火时,掉频现象消失,前导激波压力峰值随着点火时刻的增加而丅降针对采用射流点火方式提出旋转阀与气动阀组合进气方案,并对流场进行数值模拟研究,发现进气效率提高,爆震管总压恢复系数上升。該模型在20Hz工作频率可以获得连续稳定的爆震波通过高频间歇阀控制氢气/空气混气供入预爆管,PDC模型在最大工作频率30Hz下可以获得连续爆震波。研究扰流器形式对多循环DDT(Deflagration-to-Detonation Transition)过程的影响,发现粗糙管的存在支持紊流掺混以及激波-火焰相互作用,并最终通过DDT过程形成爆震波

【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位授予年份】：2016


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