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斜爆震燃烧与斜爆震发动机研究进展
1
作者 薛瑞 杜鹏 +2 位作者 丁国誉 杨志龙 吴云凯 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期241-259,共19页
发展更高性能的吸气式高超动力成为未来高超声速飞行器研制的重中之重。现有基于煤油燃料的超燃冲压发动机,主要以爆燃模式组织燃烧,在高来流马赫数(Ma≥8)条件下,将面临高来流总温带来的高温离解和化学非平衡效应所带来燃料的能量难以... 发展更高性能的吸气式高超动力成为未来高超声速飞行器研制的重中之重。现有基于煤油燃料的超燃冲压发动机,主要以爆燃模式组织燃烧,在高来流马赫数(Ma≥8)条件下,将面临高来流总温带来的高温离解和化学非平衡效应所带来燃料的能量难以充分释放和利用的难题,相比之下,斜爆震组织燃烧更接近于等容燃烧,具有燃烧释热速率快、热循环效率高等优势,是一种可应用于高马赫数吸气式动力的理想燃烧模式。斜爆震发动机能够显著缩短燃烧室长度,减少释热面积,是高马赫数飞行器极具潜力的吸气式动力方案。其中,斜爆震发动机内流道各部件的匹配设计、燃料喷注-混合、斜爆震波的起爆与驻定等是斜爆震发动机研制的关键技术,是当前高超声速领域的研究热点。但由于其面临的高速、高总温总压的来流条件以及爆震波在流场中的强间断与高速传播特性等,现有试验与数值模拟研究手段难以开展精细的燃烧流动机制研究,进而限制了相关控制机理的揭示与高精度模型的建立,使得斜爆震发动机工程研制较为困难,当前研究仍存在许多值得探讨的地方,文章在综述的同时对下一步研究提出相关建议。 展开更多
关键词 高超声速推进 高马赫数 斜爆震波 斜爆震发动机
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鼓包诱导斜爆震波的数值研究 被引量：6
2
作者 韩信 张文硕 +2 位作者 张子健 刘云峰 姜宗林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期185-196,共12页
为实现低马赫数条件下斜爆震波的快速起爆,以及提高斜爆震波对来流扰动的抗干扰能力,提出了通过在诱导区内设置一个小鼓包来控制斜爆震波起爆的方案,并通过数值求解二维多组分欧拉方程研究了楔面和鼓包诱导的斜爆震波。结果表明:通过在... 为实现低马赫数条件下斜爆震波的快速起爆,以及提高斜爆震波对来流扰动的抗干扰能力,提出了通过在诱导区内设置一个小鼓包来控制斜爆震波起爆的方案,并通过数值求解二维多组分欧拉方程研究了楔面和鼓包诱导的斜爆震波。结果表明:通过在诱导区内设置鼓包可实现斜爆震波的提前起爆;且在较宽马赫数范围内,其起爆位置相对固定。鼓包诱导的斜爆震波主要有强耦合和弱耦合两种起爆形式,起爆形式与鼓包和斜激波的相对位置有关。此外,来流扰动会使楔面诱导的斜爆震波剧烈振荡,不利于斜爆震发动机的稳定工作;鼓包的存在对来流扰动所引发的斜爆震波振荡具有一定的抑制作用。 展开更多
关键词 斜爆震发动机 鼓包 加速起爆 来流扰动 流动控制
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超声速气流中的爆震推进理论与研究进展 被引量：3
3
作者 张少杰 蔡晓东 +1 位作者 陈伟强 苗世坤 《气体物理》 2018年第2期27-38,共12页
爆震燃烧近似为等容燃烧,理论上其热循环效率高于基于等压燃烧的爆燃燃烧,在超声速推进系统中具有潜在的应用价值.通过总结超声速气流中的爆震推进理论与研究进展,分析其需要解决的关键科学与技术问题,指导未来高超声速发动机的基础研究... 爆震燃烧近似为等容燃烧,理论上其热循环效率高于基于等压燃烧的爆燃燃烧,在超声速推进系统中具有潜在的应用价值.通过总结超声速气流中的爆震推进理论与研究进展,分析其需要解决的关键科学与技术问题,指导未来高超声速发动机的基础研究.文章重点总结了适用于高超声速飞行的斜爆震发动机、超声速脉冲爆震冲压发动机的基础研究进展.其中对斜爆震发动机的应用模式、相关实验研究思路及方法、数值仿真现状进行了总结分析.对超声速脉冲爆震冲压发动机的基础理论研究现状和目前研究的难点进行了梳理.基于爆震燃烧的超燃冲压发动机具有推进系统自增压、燃烧效率高、推力性能好、推进效率高、燃烧室长度短、结构重量轻等优势,文章总结了该发动机当前的发展进程和最新的研究进展,并对其未来的发展方向以及存在的技术问题进行了分析. 展开更多
关键词 爆震燃烧 斜爆震发动机 超声速脉冲爆震发动机 基于爆震燃烧的超燃冲压发动机 发动机研究进展
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斜爆震发动机研究进展与技术挑战
4
作者 凌文辉 周林 +4 位作者 涂胜甲 解豪品 张义宁 孟皓 滕宏辉 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期553-572,共20页
斜爆震发动机(Oblique detonation engine,ODE)采用驻定斜爆震波(Oblique detonation wave,ODW)实现高超声速气流中燃料化学能向推进系统机械能的高效转化,可大幅提升吸气式飞行速域上限,具有重要发展潜力和应用价值。本文从早、中、近... 斜爆震发动机(Oblique detonation engine,ODE)采用驻定斜爆震波(Oblique detonation wave,ODW)实现高超声速气流中燃料化学能向推进系统机械能的高效转化,可大幅提升吸气式飞行速域上限,具有重要发展潜力和应用价值。本文从早、中、近期3个阶段概述ODE发展历程,总结当下斜爆震燃烧及发动机的研究现状。重点从发动机设计角度综述国内外在斜爆震燃烧组织、燃料喷注掺混以及总体性能与内流设计3方面的研究进展。深入分析了总体约束下的内外流一体化设计、高超声速气流中的燃料喷注掺混、复杂来流条件下的稳定燃烧组织、高热载荷防护以及超高速工况试验条件5大技术挑战及重点关注方向,为后续深入技术攻关及应用提供参考。 展开更多
关键词 斜爆震发动机 总体性能 喷注掺混 爆震燃烧 关键技术
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前缘钝化和化学非平衡效应对斜爆震发动机进气道特性的影响
5
作者 代春良 孙波 +2 位作者 卓长飞 马虎 周长省 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期103-114,共12页
为了探究前缘钝化、化学非平衡效应对斜爆震发动机进气道的工作性能及出口温度边界层分布的影响,采用热完全气体、化学非平衡气体两种模型对顶板、唇口前缘不同钝化半径下斜爆震发动机进气道进行数值模拟。结果表明:相比基准进气道,钝... 为了探究前缘钝化、化学非平衡效应对斜爆震发动机进气道的工作性能及出口温度边界层分布的影响,采用热完全气体、化学非平衡气体两种模型对顶板、唇口前缘不同钝化半径下斜爆震发动机进气道进行数值模拟。结果表明:相比基准进气道,钝化后进气道出口唇口板侧温度边界层较厚,顶板侧温度边界层较薄;在化学非平衡气体模型下,顶板前缘钝化半径R_(1)≥4mm时进气道顶板附近分离区内离解反应较为明显,氧气的最高离解度约为10.9%;唇口前缘钝化半径R_(2)≥2mm时进气道的唇罩、唇口板附近离解反应较为明显,氧气的最高离解度约为15.2%;当钝化半径≥4mm时,两种气体模型下进气道出口总压恢复系数和静温的相对变化量绝对值均大于0.5%,有必要考虑化学非平衡效应对进气道出口性能的影响。 展开更多
关键词 斜爆震发动机 进气道 前缘钝化 化学非平衡效应 温度边界层 工作性能
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壁面温度对斜爆震发动机进气道流动特性影响的数值研究 被引量：1
6
作者 杜磊 孙波 +1 位作者 代春良 卓长飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期950-960,共11页
为研究壁面温度条件对层流、转捩、湍流状态下斜爆震发动机进气道流场结构、流场参数的影响,选取Ma10级、具有曲面压缩段的斜爆震发动机进气道为研究对象进行数值模拟,对进气道壁面附近激波诱导分离区、热边界层的变化进行了深入探讨。... 为研究壁面温度条件对层流、转捩、湍流状态下斜爆震发动机进气道流场结构、流场参数的影响,选取Ma10级、具有曲面压缩段的斜爆震发动机进气道为研究对象进行数值模拟,对进气道壁面附近激波诱导分离区、热边界层的变化进行了深入探讨。数值模拟结果表明,进气道肩部圆弧过渡段出现的再层流化现象,壁面冷却对其起抑制作用,绝热壁面条件下再层流化程度最为严重。壁面温度的增加有利于延缓流动转捩,同时也导致了分离区尺寸的增加以及转捩、湍流状态下分离区主体位置逐渐前移,进气道内通道的转捩为分离诱导转捩,转捩位置主要受到分离点位置的影响,整体表现为壁面温度增加转捩位置前移。进气道出口顶板侧热边界层厚度随着壁面温度的增加逐渐变厚,转捩状态下热边界层厚度变化可达5%,温度峰值也随着壁面温度的增加逐渐增加,且峰值位置逐渐靠近壁面。壁面温度条件相同时,层流状态下热流、热边界层厚度均较小。转捩、湍流状态下进气道出口顶板侧热边界层较厚,约为层流状态3倍,同时转捩、湍流状态下热边界层厚度相差可达2%。 展开更多
关键词 斜爆震发动机 进气道 壁面温度 分离区 热边界层 数值模拟
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