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爆震发动机研究进展 被引量：27
1
作者 王兵 谢峤峰 +3 位作者 闻浩诚 滕宏辉 张义宁 周林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期721-737,F0002,共18页
爆震是实现增压燃烧的一种重要途径,得益于爆震循环的热效率增益,基于爆震构建的推进装置具有显著的理论性能优势,有希望推动航空航天动力技术的跨越发展。本文在总结经典爆震理论和爆震推进相关的基础科学问题进展的基础上,进一步介绍... 爆震是实现增压燃烧的一种重要途径,得益于爆震循环的热效率增益,基于爆震构建的推进装置具有显著的理论性能优势,有希望推动航空航天动力技术的跨越发展。本文在总结经典爆震理论和爆震推进相关的基础科学问题进展的基础上,进一步介绍了连续旋转爆震发动机的低阶模型建立方法以及涡轮式和冲压式连续旋转爆震发动机性能分析等方面的研究进展,并概括了斜爆震发动机的性能分析和关键问题研究进展。最后基于当前研究基础提出对爆震发动机未来研究的展望。 展开更多
关键词 旋转爆震 斜爆震 性能分析 爆震发动机 综述
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多循环吸气式脉冲爆震发动机推力直接测量 被引量：17
2
作者 张义宁 王家骅 张靖周 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期459-462,468,共5页
为了论证直接测量方法在间歇工作的脉冲爆震发动机系统推力测量中的可行性,试验采用动态压电式力传感器,对内径为180mm,长2000mm的吸气式多循环PDE原型机的推力进行直接测量,并获得推力特征曲线。PDE工作频率分别为10Hz和20Hz时,对应的... 为了论证直接测量方法在间歇工作的脉冲爆震发动机系统推力测量中的可行性,试验采用动态压电式力传感器,对内径为180mm,长2000mm的吸气式多循环PDE原型机的推力进行直接测量,并获得推力特征曲线。PDE工作频率分别为10Hz和20Hz时,对应的平均推力分别为605N和840N。试验发现系统在一个周期内惯性力积分为零,证明了用直接测量方法测量PDE平均推力的可靠性。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 推力 直接测量
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频率30～50Hz两相脉冲爆震发动机研究 被引量：17
3
作者 张义宁 王家骅 张靖周 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期993-997,共5页
设计了一台内径58mm,长度1 275 mm的脉冲爆震发动机(PDE)原型机。采用地面充压进气,在工作频率30～50 Hz的工况下研究PDE爆震管内的压力波特性。试验发现,该PDE样机在频率50 Hz以内都能够稳定的以间歇方式工作,爆震波峰值压力大于1．6 ... 设计了一台内径58mm,长度1 275 mm的脉冲爆震发动机(PDE)原型机。采用地面充压进气,在工作频率30～50 Hz的工况下研究PDE爆震管内的压力波特性。试验发现,该PDE样机在频率50 Hz以内都能够稳定的以间歇方式工作,爆震波峰值压力大于1．6 MPa；随着PDE工作频率的提高,工作频率为45～50 Hz时,比40 Hz以下工作频率提前触发了爆震波,且爆震波得到了充分的发展。 展开更多
关键词 爆震 两相脉冲爆震发动机 高频率 实验研究 压力特性
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斜爆震发动机的流动与燃烧机理 被引量：17
4
作者 滕宏辉 杨鹏飞 +1 位作者 张义宁 周林 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2020年第9期125-147,共23页
斜爆震发动机是一种用于吸气式高超声速飞行器的新型动力系统.它利用斜爆震波实现超声速气流中的高效燃烧,具有放热快、比冲高、燃烧室短、运动部件少等科学和技术优势,是高超声速推进技术的前沿方向.这种发动机的关键是斜爆震波的起爆... 斜爆震发动机是一种用于吸气式高超声速飞行器的新型动力系统.它利用斜爆震波实现超声速气流中的高效燃烧,具有放热快、比冲高、燃烧室短、运动部件少等科学和技术优势,是高超声速推进技术的前沿方向.这种发动机的关键是斜爆震波的起爆与波系控制,因此需要对燃烧室的流动与燃烧机理进行深入研究.在激波与燃烧耦合作用下,斜爆震会形成具有多波结构的起爆区,是一种受燃料性质影响的复杂波系结构.这种波系结构通过高速来流的作用驻定在楔面上,然而其对来流参数变化非常敏感,因此需要对可能出现的非定常波动力学过程进行研究.此外,受限空间中的斜爆震结构,即斜爆震波系结构与发动机几何约束的作用,也是斜爆震发动机研制必须面临的问题.本文对上述几个方面的研究进展进行了综述,在总结研究成就的基础上,阐释了斜爆震发动机研制面临的关键问题,提出了下一步研究需要重点关注的方向. 展开更多
关键词 斜爆震 激波 爆震发动机 高超声速
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燃料分布对旋转爆震波传播特性影响 被引量：15
5
作者 马虎 张义宁 +2 位作者 杨成龙 卓长飞 孙波 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期513-520,共8页
为定量研究燃料分布对旋转爆震波传播特性的影响,针对两种环缝/小孔喷注方案开展了数值和实验研究。针对燃料(H2)和氧化剂(air)分开喷注的旋转爆震燃烧室模型,开展冷流掺混的三维数值模拟研究,给出了掺混均匀度评价参数,获得了两种喷注... 为定量研究燃料分布对旋转爆震波传播特性的影响,针对两种环缝/小孔喷注方案开展了数值和实验研究。针对燃料(H2)和氧化剂(air)分开喷注的旋转爆震燃烧室模型,开展冷流掺混的三维数值模拟研究,给出了掺混均匀度评价参数,获得了两种喷注模型的反应物掺混均匀度沿轴向的变化规律。针对这两种喷注模型,开展旋转爆震波传播特性实验研究,分析了旋转爆震波的传播速度、工作稳定性、当量比边界等。研究结果表明:将燃料喷注小孔前移,可大幅提高燃烧室头部的掺混均匀度;随着掺混均匀度的提高,旋转爆震波的传播速度增加,传播稳定性明显提高,稳定工作的当量比下限从1.08拓宽至0.57。研究结论可为旋转爆震发动机喷注结构设计提供参考。 展开更多
关键词 旋转爆震发动机 爆震波 掺混 燃料分布 传播
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煤油/空气气动阀式脉冲爆震发动机试验 被引量：12
6
作者 李建中 王家骅 +2 位作者 范育新 张义宁 张靖周 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期802-806,共5页
为了研究煤油/空气气动阀式脉冲爆震发动机(简称PDE)的爆震波特性,建立了一整套试验系统,在进气加温和燃油加温的条件下,以液态煤油为燃料、以空气为氧化剂,在内径100 mm、长为2000 mm的爆震管内进行了大量的多循环爆震试验。研究了液... 为了研究煤油/空气气动阀式脉冲爆震发动机(简称PDE)的爆震波特性,建立了一整套试验系统,在进气加温和燃油加温的条件下,以液态煤油为燃料、以空气为氧化剂,在内径100 mm、长为2000 mm的爆震管内进行了大量的多循环爆震试验。研究了液态煤油和低污染空气(接近纯空气)形成的可爆混气的爆震波特性,研究了气动阀和空气加热器的设计方法等。研究结果为进一步研究液态燃料和高污染空气形成可爆混气的爆震燃烧机理提供了依据,为研制工程应用的PDE提供理论和实践基础。 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 脉冲爆震发动机 爆震燃烧 气动阀
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脉冲爆震发动机供油自适应控制优化设计 被引量：6
7
作者 范育新 王家骅 +2 位作者 李建中 张义宁 张靖周 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期62-67,共6页
研究了带气动阀PDE的供油自适应控制优化设计, 通过在油管中设置单向阀和通过油管自身 (无单向阀), 成功实现PDE的供油自适应控制, 在爆震管直径为 180mm, 长度为 2m, 管内流速为 25m/s的PDE中, 可以产生稳定的爆震波, 并获得 2MPa以上... 研究了带气动阀PDE的供油自适应控制优化设计, 通过在油管中设置单向阀和通过油管自身 (无单向阀), 成功实现PDE的供油自适应控制, 在爆震管直径为 180mm, 长度为 2m, 管内流速为 25m/s的PDE中, 可以产生稳定的爆震波, 并获得 2MPa以上的压力和 1500N以上的峰值推力。通过对不同油管长度、不同工作频率的压力、推力曲线对比研究, 分析了供油自适应控制的机理, 及供油相对进气滞后时间的长短对PDE工作的影响。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 自适应控制 气动阀 供油滞后
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脉冲爆震发动机气动阀性能分析 被引量：7
8
作者 范育新 王家骅 +1 位作者 李建中 张义宁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期142-149,共8页
通过数值模拟和试验对两种不同结构的脉冲爆震发动机(PDE)气动阀进行了研究.结果表明,两种气动阀都能在PDE工作中起到单向阀功能,双旋流气动阀由于切向旋流作用,其雾化、掺混作用优于锥形气动阀,而锥形气动阀阻力损失小.同时,还数值模... 通过数值模拟和试验对两种不同结构的脉冲爆震发动机(PDE)气动阀进行了研究.结果表明,两种气动阀都能在PDE工作中起到单向阀功能,双旋流气动阀由于切向旋流作用,其雾化、掺混作用优于锥形气动阀,而锥形气动阀阻力损失小.同时,还数值模拟了锥形气动阀关闭后的流场结构,得到了进气过程中及气动阀关闭后PDE内的流场分布,结果显示,气动阀关闭后,大涡很快脱落形成一系列小涡,大大增强了流场内的紊流度. 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 脉冲爆震发动机(PDE) 气动阀 流场 油雾场 性能分析
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脉冲爆震火箭发动机关键技术和样机研究 被引量：7
9
作者 张义宁 王家骅 +1 位作者 张靖周 陈兵 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期529-534,共6页
通过对脉冲爆震火箭发动机（Pulse Detonation Rocket Engine，PDRE）气动阀，气动阀和雾化喷嘴一体化设计，进行改善燃油蒸发、掺混，改善点火性能，强化燃烧等关键技术的研究，研制一台内径58mm，长1300mm的PDRE原型样机。试验表明，... 通过对脉冲爆震火箭发动机（Pulse Detonation Rocket Engine，PDRE）气动阀，气动阀和雾化喷嘴一体化设计，进行改善燃油蒸发、掺混，改善点火性能，强化燃烧等关键技术的研究，研制一台内径58mm，长1300mm的PDRE原型样机。试验表明，该PDRE样机能产生稳定的间歇爆震波。根据混气充填速度的不同，以汽油/空气为推进剂的PDRE工作频率可以在25～40Hz内变化。试验对汽油／氧气为推进剂的PDRE进行研究，其工作频率可达10Hz。 展开更多
关键词 脉冲爆震火箭发动机(PDRE) 脉冲爆震发动机(PDE) 爆轰 原型样机
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斜爆震发动机进气道与燃烧室一体化设计仿真研究 被引量：8
10
作者 陈嘉豪 张义宁 +2 位作者 杨晖 宫继双 朱守梅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1938-1947,共10页
针对Ma10量级高超声速飞行器应用背景,为了实现斜爆震发动机一体化,基于氢气与空气预混来流条件,开展斜爆震发动机设计研究。通过压缩波系配置,分析进气道压缩过程对斜爆震发动机燃烧室入口参数影响规律;针对不同燃烧室入口条件,开展斜... 针对Ma10量级高超声速飞行器应用背景,为了实现斜爆震发动机一体化,基于氢气与空气预混来流条件,开展斜爆震发动机设计研究。通过压缩波系配置,分析进气道压缩过程对斜爆震发动机燃烧室入口参数影响规律;针对不同燃烧室入口条件,开展斜爆震驻定燃烧过程仿真分析,获得入口来流参数与几何参数对斜爆震燃烧组织过程影响规律;基于优选方案,开展斜爆震发动机进气道与燃烧室一体化数值仿真。研究结果表明:随着当量比、斜劈角增大,爆震波后的压力与温度与相应的爆震波角会增大;通过合理选取进气道与燃烧室结构参数,可以实现斜爆震发动机进气道压缩过程与燃烧组织过程的匹配。 展开更多
关键词 斜爆震 高超声速 驻定燃烧 一体化 数值仿真
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脉冲爆震发动机最大净推力和最佳工作频率 被引量：5
11
作者 李建中 王家骅 +2 位作者 范育新 张靖周 张义宁 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期543-548,共6页
为研究气动阀式脉冲爆震发动机净推力和工作频率之间的变化规律,建立了PDE净推力的近似计算模型。通过计算和试验的方法,研究了PDE能够达到的最大净推力及相应的最佳工作频率,以及爆震管长度L和PDE的阻力经验系数K1,K2等因素对PDE的最... 为研究气动阀式脉冲爆震发动机净推力和工作频率之间的变化规律,建立了PDE净推力的近似计算模型。通过计算和试验的方法,研究了PDE能够达到的最大净推力及相应的最佳工作频率,以及爆震管长度L和PDE的阻力经验系数K1,K2等因素对PDE的最大净推力、最佳工作频率的影响。结果表明:L,K1,K2一定,PDE存在一个最佳工作频率fopt,在该频率下,PDE净推力最大。随着L增加,fopt下降;随着K1,K2增加,fopt和最大净推力都下降。研究结果对于PDE优化设计,提高PDE的工作性能具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 推力 阻力系数 工作频率
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障碍物对激波触发爆震波影响的数值研究 被引量：7
12
作者 韩启祥 张义宁 侯晓静 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期213-218,共6页
为了研究不同几何形状障碍物对激波触发爆震波的影响,对氢气/空气混合物在不同马赫数的激波作用下的爆震波触发过程进行了数值模拟与分析。研究发现,对于不同几何结构的障碍物,触发爆震波的机理不同,热点的产生可以是激波与激波的相互作... 为了研究不同几何形状障碍物对激波触发爆震波的影响,对氢气/空气混合物在不同马赫数的激波作用下的爆震波触发过程进行了数值模拟与分析。研究发现,对于不同几何结构的障碍物,触发爆震波的机理不同,热点的产生可以是激波与激波的相互作用,也可以是激波与壁面的相互作用。对于堵塞比较小的障碍物,合理的结构设计可以使成功触发爆震波的激波马赫数进一步减小。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 激波 爆震波 数值仿真
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煤油气动阀式脉冲爆震发动机爆震波压力特性试验 被引量：5
13
作者 李建中 王家骅 +2 位作者 范育新 张义宁 张靖周 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期443-447,共5页
为研究煤油(C12H24)气动阀式脉冲爆震发动机的爆震波压力特性,通过进气加温和燃油加温,实现了以液态煤油为燃料,以空气为氧化剂,在内径0.1 m,长2 m的爆震管中产生了连续稳定的爆震波。分析了不同进气温度和不同燃油温度对气动阀出口流... 为研究煤油(C12H24)气动阀式脉冲爆震发动机的爆震波压力特性,通过进气加温和燃油加温,实现了以液态煤油为燃料,以空气为氧化剂,在内径0.1 m,长2 m的爆震管中产生了连续稳定的爆震波。分析了不同进气温度和不同燃油温度对气动阀出口流场和油雾场的影响,进而研究了不同进气温度和不同燃油温度对爆震波压力特性影响。结果表明,试验选定的双旋流加直流气动阀,当进气温度为373 K和燃油温度为363 K时,能够形成比较均匀的可爆混气,在爆震管内成功地产生了连续稳定的爆震波,爆震波压力峰值最大。获得进气温度和燃油温度对气动阀式PDE爆震波特性影响,为深入研究以液态煤油为燃料,空气为氧化剂的气动阀式脉冲爆震发动机工作性能提供了依据。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 煤油 气动阀 燃烧 爆震波 压力
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脉冲爆震发动机的蒸发助爆器试验 被引量：6
14
作者 范育新 王家骅 +1 位作者 李建中 张义宁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期308-314,共7页
为使φ180 mm的燃用汽油的气动阀式脉冲爆震发动机成功起爆,设计了几种型式的蒸发助爆器以提高燃油的蒸发率,通过蒸发助爆器内产生爆震波来触发大管内的爆震波。进行了不同蒸发助爆器管内径(φ13mm,φ16 mm,φ29 mm)的试验比较,φ29 mm... 为使φ180 mm的燃用汽油的气动阀式脉冲爆震发动机成功起爆,设计了几种型式的蒸发助爆器以提高燃油的蒸发率,通过蒸发助爆器内产生爆震波来触发大管内的爆震波。进行了不同蒸发助爆器管内径(φ13mm,φ16 mm,φ29 mm)的试验比较,φ29 mm的蒸发助爆器内装螺旋型钝体与不装螺旋型钝体的试验比较,以及φ29 mm和φ37 mm都装螺旋型钝体的蒸发助爆器试验比较,分析了不同管径及不同结构蒸发助爆器对爆震波产生的影响及机理,及对爆震波压力、推力的影响。结果表明,采用多管形蒸发助爆器可以使PDE成功起爆。在同样堵塞比下,在蒸发助爆器的小管内加螺旋型钝体并增加螺旋形钝体钢丝直径,减小小管壁厚,对降低推力损失有利。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 脉冲爆震发动机(PDE) 气动阀 蒸发助爆器 机理
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预爆管式脉冲爆震原型机试验研究 被引量：6
15
作者 张义宁 唐豪 +2 位作者 王家骅 张靖周 韩启祥 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期391-396,共6页
为了实现多循环吸气式脉冲爆震发动机(PDE)在较短距离内缓燃向爆震的转捩,降低主爆管通过障碍物触发爆震的内部阻力损失,设计了预爆管和主爆管以同种混气(汽油/空气)为工作介质的两相PDE原型机,试验研究了爆震燃烧过程。研究表明:当预... 为了实现多循环吸气式脉冲爆震发动机(PDE)在较短距离内缓燃向爆震的转捩,降低主爆管通过障碍物触发爆震的内部阻力损失,设计了预爆管和主爆管以同种混气(汽油/空气)为工作介质的两相PDE原型机,试验研究了爆震燃烧过程。研究表明:当预爆管出口扩张角度为45°时,可以实现爆震波在主爆管内向衍射面上、下游传播;设计的预爆管式PDE原型机可以实现最高频率为66.7 Hz的稳定间歇工作。 展开更多
关键词 航空航天推进系统 脉冲爆震发动机 爆震 预爆器 缓燃向爆震转捩
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两相多循环爆震波特性研究 被引量：5
16
作者 张义宁 王家骅 张靖周 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期789-794,共6页
为了研究两相爆震燃烧的特性,在多循环自吸式脉冲爆震原型机上进行试验研究。运用动态压力传感器和离子探针并行采集手段进行试验,结果表明:爆震波传播速度在1 300 m/s左右;爆震波的前导激波与反应区之间的距离在30 mm左右,两相爆震的... 为了研究两相爆震燃烧的特性,在多循环自吸式脉冲爆震原型机上进行试验研究。运用动态压力传感器和离子探针并行采集手段进行试验,结果表明:爆震波传播速度在1 300 m/s左右;爆震波的前导激波与反应区之间的距离在30 mm左右,两相爆震的主要反应区厚度约为80 mm左右,且反应区后存在液滴的燃烧延迟;激波动态压力信号与反应区的离子信号的并行采集可以作为判断是否产生爆震的手段。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 脉冲爆震发动机(PDE) 爆震波 两相 原型机
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多循环脉冲爆震发动机工作过程中的延迟时间研究 被引量：3
17
作者 张义宁 王家骅 +1 位作者 刘鸿 张靖周 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期228-232,共5页
为了提高两相脉冲爆震发动机(PDE)工作的协调性,运用离子传感器、动态压力传感器,对爆震燃烧的几个延迟时间以及供油电磁阀工作性能进行研究.研究表明:以汽油为燃料、空气为氧化剂的气动阀式PDE,点火延迟时间为3.0-4.5 ms,气动阀关闭滞... 为了提高两相脉冲爆震发动机(PDE)工作的协调性,运用离子传感器、动态压力传感器,对爆震燃烧的几个延迟时间以及供油电磁阀工作性能进行研究.研究表明:以汽油为燃料、空气为氧化剂的气动阀式PDE,点火延迟时间为3.0-4.5 ms,气动阀关闭滞后点火信号发出4.9-6.4 ms,供油电磁阀开、关延迟分别为2.4ms和3.4 ms左右.缓燃向爆震转捩时间为3.0-3.8 ms.PDE工作频率大于20 Hz时,电磁阀不能按设定时间工作.研究成果对PDE工作过程的协调及有效控制具有参考价值. 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 脉冲爆震发动机(PED) 延迟时间 控制 气动阀
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交流驱动低温等离子体点火触发爆震可行性研究 被引量：6
18
作者 郑殿峰 张义宁 +1 位作者 郑日恒 宫继双 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1146-1152,共7页
为了克服交流驱动介质阻挡放电产生连续低温等离子体应用于脉冲爆震发动机点火的困难,通过频率控制,成功设计了按一定频率周期性地产生低温等离子体,放电参数可调,单次放电时间为0.1~1000ms频率为0.1~100Hz。等离子体点火器采用同轴电... 为了克服交流驱动介质阻挡放电产生连续低温等离子体应用于脉冲爆震发动机点火的困难,通过频率控制,成功设计了按一定频率周期性地产生低温等离子体,放电参数可调,单次放电时间为0.1~1000ms频率为0.1~100Hz。等离子体点火器采用同轴电极结构,单次放电时间0.5ms实现了可燃混气点火,成功触发爆震,这些结果表明采用交流驱动低温等离子体点火触发爆震是可行的。 展开更多
关键词 低温等离子体 频率控制 点火 爆震波
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爆震室压力测量可靠性试验 被引量：5
19
作者 张义宁 王家骅 +3 位作者 何小民 张彭岗 韩启祥 张靖周 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1632-1638,共7页
为了提高脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)内爆震波压力测量值的可靠性,解决多循环PDE爆震室压力测量问题.通过动态压力测试系统,对单次爆震和多循环PDE爆震室内的压力进行测量.单循环爆震波压力测量的比较性试验研究发... 为了提高脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)内爆震波压力测量值的可靠性,解决多循环PDE爆震室压力测量问题.通过动态压力测试系统,对单次爆震和多循环PDE爆震室内的压力进行测量.单循环爆震波压力测量的比较性试验研究发现:当主爆震室的旁支套管长度小于100mm左右,可以测到爆震波的峰值;当套管长度大于150mm左右时,火焰不能在旁支小管内传播,传感器测到的只是爆震波后的平台的压力.当通过冷却套管来测量多循环PDE爆震室压力时,采用较短长度的套管,可以得到爆震波压力.研究结果解决了多循环爆震波的压力测量问题. 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 脉冲爆震发动机 爆震 压力测量
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基于电子束电离的高超声速磁流体发电机 被引量：6
20
作者 黄浩 黄护林 +2 位作者 张喜东 张义宁 刘振德 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期706-712,共7页
为了获得高超声速低温来流条件下基于电子束电离的磁流体发电机性能,采用三维低磁雷诺数磁流体动力学五方程模型和简化的电子束电离模型,对等截面分段法拉第型磁流体发电机内的流动进行数值模拟,研究了电离能量花费、磁场强度对发电通... 为了获得高超声速低温来流条件下基于电子束电离的磁流体发电机性能,采用三维低磁雷诺数磁流体动力学五方程模型和简化的电子束电离模型,对等截面分段法拉第型磁流体发电机内的流动进行数值模拟,研究了电离能量花费、磁场强度对发电通道性能的影响,得出了不同电离花费下电离所形成的电子数密度和电导率。研究结果表明,电子束电离低温来流能够产生足够的电导率,当负载系数保持为0.5时,电效率基本保持在0.5～0.6之间,电效率大小受磁场强度影响不大,电离能量花费Pion(MW/m3)为0.06,0.6,6,30,300时的电导率σ(S/m)分别为0.28,0.9,3,7,27。当电离能量花费为30MW/m3,能量提取率达到26%,电效率为66%,发电机性能接近最佳,对应的磁场强度为10T。 展开更多
关键词 高超声速 电子束电离 磁流体(MHD)发电 分段电极 三维模型
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