兩相燃料爆震轉(zhuǎn)捩特性及其在旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)(Rotating Detonation Engine，簡(jiǎn)稱(chēng)RDE)是一種以爆震作為基礎(chǔ)燃燒方式的新型動(dòng)力裝置，相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，RDE具有結(jié)構(gòu)緊湊以及熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此受到越來(lái)越多的關(guān)注。目前研究多針對(duì)氣相燃料旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)。液相燃料的密度比沖較高，在相同體積燃料情況下，能夠產(chǎn)生更大的沖量，因此，液相燃料更適合實(shí)際工程應(yīng)用。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，對(duì)兩相燃料爆震轉(zhuǎn)捩特性及其在旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用開(kāi)展相關(guān)研究。

2、　　以汽油為燃料，利用壓力傳感器和離子探針獲取爆震管內(nèi)的壓力與火焰信號(hào)，分析緩燃向爆震轉(zhuǎn)捩(Deflagration to Detonation Transition，簡(jiǎn)稱(chēng)DDT)過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn):提升氧氣濃度不影響爆震波形成規(guī)律，但能夠縮短DDT距離和DDT時(shí)間。氧氣濃度越高，初始形成的爆震波傳播速度越快，爆震波誘導(dǎo)時(shí)間和誘導(dǎo)區(qū)長(zhǎng)度越小;在汽油加入過(guò)氧化氫溶液（過(guò)氧化氫溶液占混合物體積的5％），混合物能夠成功起爆，但對(duì)混合物爆震轉(zhuǎn)捩特性

3、影響較小;汽油和氫氣混合燃料成功起爆，隨著氫氣質(zhì)量流量升高，DDT時(shí)間減小，初始形成的爆震波傳播速度升高。
　　對(duì)爆震管內(nèi)DDT過(guò)程進(jìn)行二維數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)爆震波具有兩種形成方式:一種為曲面激波及其與壁面反射形成的馬赫桿與障礙物發(fā)生碰撞后形成了局部熱點(diǎn)，局部熱點(diǎn)處反應(yīng)物直接起爆形成爆震波，另一種是火焰鋒面后的強(qiáng)激波追趕上火焰鋒面并與之耦合傳播形成了爆震波;增大氧氣濃度可以縮短DDT距離和時(shí)間。當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)大于40％時(shí)，

4、初始火焰在極短的時(shí)間和距離發(fā)展為穩(wěn)定傳播的爆震波。相同當(dāng)量比條件下，使用辛烷和氫氣混合燃料能獲得更短的DDT時(shí)間和DDT距離，混合燃料中氫氣體積分?jǐn)?shù)20％時(shí)，DDT距離和時(shí)間最小。
　　以汽油為燃料，進(jìn)行了RDE實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)RDE穩(wěn)定工作最大當(dāng)量比范圍是0.75-1.8;預(yù)爆震管出口處形成的爆震波傳入RDE燃燒室后會(huì)逐漸衰減，需在高氧氣濃度條件（氧化劑中氧氣體積分?jǐn)?shù)為70％）才能再次發(fā)展成爆震波;旋轉(zhuǎn)爆震波傳播過(guò)程中存在單波