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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:7
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作者 陈嘉豪 张义宁 +2 位作者 杨晖 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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爆震管壁面热负荷实验 被引量:7
2
作者 范育新 +2 位作者 王家骅 刘鸿 张靖周 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1952-1958,共7页
在一台内径61 mm、长度1140 mm的气动阀式脉冲爆震发动机(PDE)上,进行了爆震管热负荷的测量计算,主要采用了两种换热模型:一是自然对流和热辐射模型;二是强迫对流模型.在两种方式下,爆震管的热负荷随频率的变化关系基本相同,即随频率升... 在一台内径61 mm、长度1140 mm的气动阀式脉冲爆震发动机(PDE)上,进行了爆震管热负荷的测量计算,主要采用了两种换热模型:一是自然对流和热辐射模型;二是强迫对流模型.在两种方式下,爆震管的热负荷随频率的变化关系基本相同,即随频率升高而热负荷增大,但频率增加两倍热负荷增加却不止两倍.此外,在方式二的情况下,还得到煤油蒸发率随频率的变化关系,为PDE蒸发器设计提供参考. 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机(PDE) 热负荷 爆震管 蒸发
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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
3
作者 郑殿峰 张义宁 +1 位作者 郑日恒 《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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基于特征线理论的旋转爆震流场结构特征研究 被引量:5
4
作者 周林 +1 位作者 张义宁 滕宏辉 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期89-96,共8页
特征线理论及其计算方法是气体动力学的经典理论与方法,应用于旋转爆震流场分析具有简单高效的特点。将坐标系建立在爆震波上,对旋转爆震流场进行简化,采用特征线理论并结合流场计算单元过程,建立旋转爆震流场计算模型。研究了当量比和... 特征线理论及其计算方法是气体动力学的经典理论与方法,应用于旋转爆震流场分析具有简单高效的特点。将坐标系建立在爆震波上,对旋转爆震流场进行简化,采用特征线理论并结合流场计算单元过程,建立旋转爆震流场计算模型。研究了当量比和喷注参数对氢气/空气、甲烷/空气以及辛烷/空气3种不同预混气的旋转爆震流场结构特征的影响。结果表明:爆震波高度和倾斜角度受混气当量比和喷注总温影响明显;燃料由小分子氢燃料变为大分子碳氢燃料时,爆震波高度和倾斜角度逐渐减小;混气当量比和喷注总温主要通过影响爆震波传播速度、高度和倾斜角度而影响爆震波后宏观流场特征趋势。 展开更多
关键词 特征线理论 旋转爆震 流场结构 当量比
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两相多循环扇形PDE试验研究 被引量:4
5
作者 范育新 王家骅 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2068-2074,共7页
设计了一台内径90 mm、外径200 mm、长度1500 mm,扇形角约为60°的气动阀式扇形PDE,试验研究了孔板式气动阀和旋流式气动阀两种结构的工作特性,成功实现了扇形PDE在两相混气中最高40 Hz频率连续工作;研究了扇形管内不同结构激波反... 设计了一台内径90 mm、外径200 mm、长度1500 mm,扇形角约为60°的气动阀式扇形PDE,试验研究了孔板式气动阀和旋流式气动阀两种结构的工作特性,成功实现了扇形PDE在两相混气中最高40 Hz频率连续工作;研究了扇形管内不同结构激波反射器对爆震波触发的影响,试验发现,逆流安装的激波反射器对爆震波触发有利. 展开更多
关键词 扇形PDE 气动阀 激波反射器
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壁温蒸发器对脉冲爆震发动机工作性能的影响 被引量:4
6
作者 范育新 王家骅 +1 位作者 张靖周 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期82-87,共6页
设计了脉冲爆震发动机(PDE)壁温蒸发器,利用PDE工作时的壁温对煤油进行预蒸发,以改善煤油在PDE中的起爆性能。通过适当设计的油路系统将煤油蒸汽供入由汽油启动工作的PDE中,在改变PDE工作频率、蒸发器供气量和PDE煤油/汽油比例等条件下,... 设计了脉冲爆震发动机(PDE)壁温蒸发器,利用PDE工作时的壁温对煤油进行预蒸发,以改善煤油在PDE中的起爆性能。通过适当设计的油路系统将煤油蒸汽供入由汽油启动工作的PDE中,在改变PDE工作频率、蒸发器供气量和PDE煤油/汽油比例等条件下,对PDE的爆震特性进行了研究。研究结果表明,不同工作频率和蒸发器内的余气系数对PDE点火、起爆特性和爆震波压力、速度特性均有明显影响。使用经过预蒸发的煤油/汽油混合燃料能有效缩短点火时间和爆震波形成过程,对煤油进行预蒸发可以很好地提高多循环、吸气式两相PDE的爆震特性。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 蒸发器 煤油 壁温 爆震特性
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TBCC内涵流动模拟试验模型设计及研究 被引量:4
7
作者 程晓军 范育新 +2 位作者 韩启祥 王家骅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期219-224,共6页
涡轮基组合循环发动机因其性能优越性,已引起世界各研究机构的广泛关注。为了模拟TBCC的试验条件,提供符合核心机条件的高温燃气是必要手段。本文设计了一个结构简单易于控制的TBCC核心射流试验模拟模型,并对此模型进行了实验研究。结... 涡轮基组合循环发动机因其性能优越性,已引起世界各研究机构的广泛关注。为了模拟TBCC的试验条件,提供符合核心机条件的高温燃气是必要手段。本文设计了一个结构简单易于控制的TBCC核心射流试验模拟模型,并对此模型进行了实验研究。结果表明,所设计模型点火工作可靠,燃烧效率高,可以产生0.236~0.342kg/s的750~1050K的高温燃气,模型出口马赫数、温度和氧气的体积分数分布均匀,可以满足TBCC超级燃烧室试验进口条件要求。 展开更多
关键词 涡轮基组合循环发动机 核心射流 燃烧效率 当量比
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脉冲爆震发动机倒旋流气动阀数值与实验研究 被引量:4
8
作者 范育新 +2 位作者 王家骅 占欢 张靖周 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1719-1727,共9页
为了减小脉冲爆震发动机爆震燃烧时气动阀的倒流量,提出一种倒旋流气动阀,给出了不同倒流旋流数下模型气动阀的流动分析.结果表明:对于几何尺寸给定的气动阀,存在一个最佳的旋流数,此时气动阀的单向阀性能最好,气动阀的最佳旋流数约为1... 为了减小脉冲爆震发动机爆震燃烧时气动阀的倒流量,提出一种倒旋流气动阀,给出了不同倒流旋流数下模型气动阀的流动分析.结果表明:对于几何尺寸给定的气动阀,存在一个最佳的旋流数,此时气动阀的单向阀性能最好,气动阀的最佳旋流数约为1.0.此外,设计了旋流数为1.364的气动阀,进行了实验,冷态实验结果验证了数值方法的可靠性;热态实验表明采用该气动阀可以在直径114 mm的爆震管获得频率为40 Hz稳定的爆震波. 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 气动阀 倒旋流气动阀 旋流数 爆震频率
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热射流点火对多循环爆震管内火焰传播特性的影响 被引量:3
9
作者 赵炜 韩启祥 +2 位作者 王家骅 贾冰岳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1846-1851,共6页
为研究热射流点火对多循环脉冲爆震特性的影响,在一台工作频率为20Hz的气动阀式PDE上开展了试验研究,重点分析了热射流点火位置与预燃室中敏感性气体的填充比对爆震管内初始火焰传播速度及压力特性的影响。研究结果表明:热射流点火的... 为研究热射流点火对多循环脉冲爆震特性的影响,在一台工作频率为20Hz的气动阀式PDE上开展了试验研究,重点分析了热射流点火位置与预燃室中敏感性气体的填充比对爆震管内初始火焰传播速度及压力特性的影响。研究结果表明:热射流点火的位置在爆震管头部回流区内,对爆震管内火焰传播速度影响较小,热射流点火位置在回流区外,随着离封闭距离的增加火焰传播速度减小;预燃室填充比从1.78增加到2.75,初始火焰平均速度从380m/s上升到420m/s左右,当填充比在2.75~3.45时,火焰传播速度基本保持不变。 展开更多
关键词 热射流 脉冲爆震发动机 点火位置 填充比
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扇环形截面管内爆震波特性研究 被引量:3
10
作者 范育新 张靖周 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1077-1079,共3页
以实验手段,分别使用乙炔、氢气为燃料、空气为氧化剂研究了扇环形爆震管内爆震波特性,包括沿管长的压力波速度和火焰波速度特性、沿管长的压力波峰值特性,得到了在外径176mm、内径53mm、60°扇形角的扇环形管道内稳定发展波震... 以实验手段,分别使用乙炔、氢气为燃料、空气为氧化剂研究了扇环形爆震管内爆震波特性,包括沿管长的压力波速度和火焰波速度特性、沿管长的压力波峰值特性,得到了在外径176mm、内径53mm、60°扇形角的扇环形管道内稳定发展波震波的余气系数范围:0.4〈α〈1.4、爆震管横截面不同壁面的压力波和火焰波特性;本文还采用烟膜法研究了上壁面和侧壁面的爆震波胞格结构。 展开更多
关键词 扇环形爆震管 爆震波 余气系数 爆震波胞格
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掺混空气对旋转爆震主燃烧室起爆性能对比试验
11
作者 谭峻然 +1 位作者 郑少泉 道尔别克·塔布斯 《航空发动机》 北大核心 2023年第2期19-27,共9页
为以工程化应用为基础研究旋转爆震燃烧室在涡轮发动机条件下旋转爆震波的传播特性,模拟某离心式涡喷发动机的工况,以常温煤油和496 K高温空气作为燃料和氧化剂,对基于外径为220 mm、环形宽度为40 mm的环形燃烧室和相同大小的含掺混结... 为以工程化应用为基础研究旋转爆震燃烧室在涡轮发动机条件下旋转爆震波的传播特性,模拟某离心式涡喷发动机的工况,以常温煤油和496 K高温空气作为燃料和氧化剂,对基于外径为220 mm、环形宽度为40 mm的环形燃烧室和相同大小的含掺混结构的环形燃烧室开展对比试验。结果表明:在不同当量比工况下,观察到非稳定爆震模态、稳定双波旋转爆震模态和稳定3波旋转爆震模态。在封闭燃烧室中,当量比较低(低于0.8)或较高(高于1.1)时无法维持爆震波的稳定传播,呈现非稳定爆震模态;在当量比接近1时,呈现稳定双波旋转爆震模态。随着掺混结构的引入,燃烧室的工作范围得到拓宽(当量比为0.8~1.2),当当量比达到1.1时呈现稳定3波旋转爆震模态。在对应的工况范围内,掺混空气能显著提高旋转爆震波的传播稳定性。 展开更多
关键词 涡轮 旋转爆震 燃烧室 爆震模态 掺混空气
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脉冲爆震发动机倒旋流气动阀性能实验 被引量:2
12
作者 范育新 +4 位作者 张义宁 齐海帆 程晓军 王家骅 张靖周 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期657-664,共8页
为了得到高性能的脉冲爆震发动机气动阀,根据以前研究者气动阀设计的经验,提出倒旋流气动阀设计思想,以此设计思想设计了五种结构不同的气动阀,并分别对五种气动阀性能进行了冷态和热态试验研究。试验结果表明:倒旋流数越大气动阀的单... 为了得到高性能的脉冲爆震发动机气动阀,根据以前研究者气动阀设计的经验,提出倒旋流气动阀设计思想,以此设计思想设计了五种结构不同的气动阀,并分别对五种气动阀性能进行了冷态和热态试验研究。试验结果表明:倒旋流数越大气动阀的单向性能越好;在进气道进口加装长1.5D(D为进气道进口直径)的直管,可获得最佳的气动阀单向性;综合考虑进气总压损失和气动阀单向性等因素,认为轴向倒旋流气动阀更适合PDE应用。通过轴向气动阀的热态试验结果表明:采用倒旋流设计的气动阀,可有效抑制前传压力约70%。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 气动阀 倒旋流 单向性能 堵塞比
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多循环PDE利用壁温蒸发煤油的试验研究 被引量:2
13
作者 范育新 +1 位作者 齐海帆 王家骅 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期161-164,共4页
燃用煤油是脉冲爆震发动机工程化应用研究中亟待解决的一项关键技术。由于煤油的蒸发性差,常温下在空气中很难起爆。为了突破煤油在脉冲爆震发动机中的应用限制,利用爆震室壁面高温蒸发煤油,提高煤油在PDE中的起爆性能。本文利用PDE工... 燃用煤油是脉冲爆震发动机工程化应用研究中亟待解决的一项关键技术。由于煤油的蒸发性差,常温下在空气中很难起爆。为了突破煤油在脉冲爆震发动机中的应用限制,利用爆震室壁面高温蒸发煤油,提高煤油在PDE中的起爆性能。本文利用PDE工作时的壁温和少量来流空气,在PDE管外设计了蒸发器,对供入PDE的煤油实行预蒸发,以提高燃用煤油PDE的起爆和工作性能。试验研究了不同蒸发器供气量、供油量和PDE工作频率下煤油的蒸发率。获得了煤油蒸发率随蒸发器供气量、供油量和PDE工作频率而变化的规律。结果表明,利用蒸发器可以达到起爆煤油PDE的蒸发要求。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 蒸发器 煤油
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组件组合方式对两相PDE总压损失和峰值压力影响 被引量:1
14
作者 刘鸿 王家骅 +3 位作者 王政伟 唐豪 张靖周 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期99-104,110,共7页
为了提高脉冲爆震发动机(PDE)的综合性能,在冷态条件下研究了螺旋钝体组件和扰流片钝体组件的总压损失,同时研究了它们在不同工作频率下的爆震波压力,将两者结合起来进行比较,确定相应组件的损失是有效总压损失还是无效总压损失。研究表... 为了提高脉冲爆震发动机(PDE)的综合性能,在冷态条件下研究了螺旋钝体组件和扰流片钝体组件的总压损失,同时研究了它们在不同工作频率下的爆震波压力,将两者结合起来进行比较,确定相应组件的损失是有效总压损失还是无效总压损失。研究表明:激波反射器能反射、会聚强激波,增加爆震波峰值压力,因此它的总压损失大部分为有效损失;对于两相混气,平面火焰发生器和中心锥的总压损失基本为无效损失;总体上讲,螺旋钝体组件优于扰流片钝体组件。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 有效总压损失 无效总压损失 峰值压力
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新型预燃室的数值与实验研究
15
作者 范育新 +3 位作者 程晓军 齐海帆 王家骅 张靖周 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期307-312,共6页
设计了一种双旋流气动雾化喷嘴、中心点火的结构紧凑的小型预燃室。并利用数值和实验手段研究了预燃室内部流动特征、油雾的索太尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)及稳定点火范围。数值结果显示:由于采用双旋流设计,在气动雾化... 设计了一种双旋流气动雾化喷嘴、中心点火的结构紧凑的小型预燃室。并利用数值和实验手段研究了预燃室内部流动特征、油雾的索太尔平均直径(Sauter mean diameter,SMD)及稳定点火范围。数值结果显示:由于采用双旋流设计,在气动雾化喷嘴出口处气流的周向速度很大,在轴向会形成一个稳定的回流区。实验结果显示:该预燃室气油流量比大于3.5时,SMD小于10μm;马赫数在0.37-0.84范围内,均可在一定余气系数内完成点火。 展开更多
关键词 双旋流气动雾化喷嘴 预燃室 索太尔平均直径 稳定点火范围
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