试论射流提高气动阀式脉冲爆震发动机性能技术

论文导读：
摘要：脉冲爆震发动机作为一种新概念发动机，由于其简单的结构、优良的性能引起世界各国的浓厚兴趣。本论文从实验为主要探讨手段，探讨了倒旋流气动阀的工作特性、热射流点火技术在PDE上的运用、爆震室壁面燃油蒸发技术在PDE上的运用及扇环形管内爆震波的触发与传播特性，获得了大量探讨成果，主要包括如下：1．提出使用倒流旋转从增大倒流阻力的PDE气动阀设计思想；实验探讨了倒旋流气动阀性能参数的影响因素：气动阀的旋流数越大，倒流损失也就越大，单向性越好；在进气道进口处加装一段直管可充分使用气动阀发生倒流时的旋流，进而增多气动阀的单向性能，实验结果表明加装1.5D（D为进气道进口直径）时效果最佳；综合考虑气动阀的单向性和进气的阻力特性，认为采取轴向倒旋流的气动阀更为适合中等尺寸（直径100-200mm）的PDE利用；采取倒旋流设计的气动阀能够有效的减小PDE工作时压力的前传，抑制了70%左右的前传压力；采取数值分析的办法，结果显示：旋流数的增多，可有效的减小倒流量；但太大的旋流数会造成难从承受的进气总压损失，以而使单向阀系数降低，最佳的旋流数约在1.0左右。2．为了充分使用气动阀下游、气动雾化喷嘴出口处的回流区内混气紊流强度高、火焰加快快的优点、克服不容易点火的缺点，采取了中心热射流点火技术来实现回流区内的点火，采取的平行直射流点火能够在内径114mm，长约1100mm（10D）的爆震室内获得频率50Hz的爆震波。3．为了使爆震室头部燃烧放热强度进一步加强，探讨探索了中心旋转射流点火技术在PDE上的运用。将双旋流气动雾化喷嘴与点火电嘴一体化设计，即为PDE提供射流点火的预燃室，体系探讨了双旋流预燃室的气动雾化性能及点火性能，探讨发现该预燃室可靠的点火范围很宽；实验探讨结果表明：采取旋转射流点火技术为PDE提供高效的点火能量是可行的，旋转射流预燃室的设计要与气动阀、爆震室相匹配，本论文设计的气动阀，预燃室的喉道面积应选取在气动阀喉道面积的5%-7%之间，效果最佳。4．在直径约60mmPDE原理样机上，获得了各个频率下爆震管壁面温度分布规律，并从此PDE样机爆震室为基础，设计了从空气和煤油作为介质的环形蒸发器，体系探讨了蒸发器的工作特性，得出了煤油蒸发率随PDE工作频率、蒸发器内空气量、燃油量及油气比等参数转变的变化规律。5．用壁面蒸发器获得的煤油蒸汽提供PDE工作时的部分燃料，实验探讨发现使用蒸发器蒸发煤油后，可从看到显著提升了煤油混气中爆震波的点火触发和爆震波传播特性；蒸汽器供气量及煤油比例有着一个最佳范围，在此范围内PDE的爆震波传播速度可接近气体燃料，爆震波触发时间和距离最短。6．探讨了扇环形爆震管内起爆传播特性，发现爆震燃烧历程中下凸面附近反应最剧烈，压力最高，也是整个截面最先起爆位置；由于整个截面反应的剧度不一致导致扇环形爆震管内，爆震波的胞格尺寸沿径向有变化，越靠近外环尺寸越大；煤油/空气混合物在管内的加快历程受空气中氧气含量的影响最明显。探讨结果显示当按化学恰当比混合的混气，空气氧质量分数大于等于31.5%时，在设计的管道内能够产生稳态爆震波；混气略微富油一点，对加快完成DDT历程是有益的，DDT历程对富油混气敏感度小于贫油混气；混气温度460K～579K变化时，混气初始温度对管内火焰加快的影响不大；煤油/空气混合物在扇环形截面管内通过DDT模式获得爆震波时，与同截面和体积的圆形爆震管相比，二者获得的比冲特点在变化规律和数值上基本一致。7．分析得出在从射流模式进气的PDE推力台架测量实验时，必须考虑台架阻力对推力测量值的影响，使用稳态传感器测量的推力值应该用台架阻力值去加从修正；设计了一台倒旋流型式气动阀、从旋转射流模式点火的PDE样机，爆震室直径114mm，点火频率40Hz，在该样机的爆震室内分别进行了片状扰流钝体和抛物型扰流钝体的组合实验，在考察爆震室尾部测得的压力值和使用弹簧质量体系测得推力值后，认为采取三片状扰流钝体和一片抛物型钝体时对加快DDT和获得推力的最大增益是最好的，获得最大推力增益18.4kg。关键词：脉冲爆震发动机论文气动阀论文回流区论文热射流点火论文扇环形爆震管论文比冲论文推力测量论文
本论文由www.7ctime.com,需要可从关系人论文导读：2数值结果与分析40-422.3.3气动阀的单向阀特性42-442.4本章小结44-45第三章脉冲爆震发动机热射流点火技术探讨45-733.1壁面凹腔点火电嘴轴向位置对DDT的影响实验45-493.1.1实验体系及实验件46-473.1.2实验结果与讨论47-493.2平行热射流点火49-543.2.1PDE气动阀与热射流发生器一体化设计50-513.2.2实验结果与分析
员哦。摘要4-6
ABSTRACT6-17
第一章 绪论17-27

1.1 探讨背景和作用17-20

1.2 PDE 技术探讨历史与近况20-24

1.2.1 气动阀设计20-21

1.2.2 利用液态燃料的 PDE 探讨21-22

1.2.3 加快 DDT 改变历程22-23

1.2.4 多管 PDE 的探讨[23-24

1.3 PDE 工程化需要解决的技术瓶颈24-25

1.4 本论文主要探讨内容25-27

第二章 倒旋流气动阀门技术探讨27-45

2.1 倒旋流气动阀的设计思想27-29

2.2 倒旋流模式的确定29-39

2.1 实验体系及工况31-34

2.2 实验结果分析34-39

2.3 轴向倒旋流气动阀内部流动数值分析39-44

2.3.1 计算模型39-40

2.3.2 数值结果与分析40-42

2.3.3 气动阀的单向阀特性42-44

2.4 本章小结44-45

第三章 脉冲爆震发动机热射流点火技术探讨45-73

3.1 壁面凹腔点火电嘴轴向位置对 DDT 的影响实验45-49

3.

1.1 实验体系及实验件46-47

3.

1.2 实验结果与讨论47-49

3.2 平行热射流点火49-54
3.

2.1 PDE 气动阀与热射流发生器一体化设计50-51

3.

2.2 实验结果与分析51-54

3.3 旋转热射流点火54-71

3.1 旋转射流点火想法的提出54

3.2 旋转热射流点火装置的设计54-55

3.3 旋转热射流点火装置性能探讨55-63

3.4 旋转射流点火技术在 PDE 上运用63-71

3.4 本章小结71-73

第四章 PDE 外壁面燃油蒸发技术的探索73-95

4.1 实验体系、办法及工况73-77

4.

1.1 实验体系73-74

4.

1.2 实验办法74-76

4.

1.3 实验工况76-77

4.2 爆震管壁面的热负荷77-83
4.

2.1 计算模型77-78

4.

2.2 实验结果78-83

4.3 多循环 PDE 煤油壁面蒸发性能实验83-89
4.

3.1 PDE 频率变化对煤油蒸发率的影响83-85

4.

3.2 蒸发器供气量变化对蒸发率的影响85-86

4.

3.3 蒸发器内余气系数变化对煤油蒸发率的影响86-87

4.

3.4 壁面蒸发器对 PDE 工作的影响87-89

4.4 带壁面蒸发器的 PDE 工作特性89-93

4.1 带蒸发器 PDE 不同频率下工作特性90-92

4.2 不同供气量对 PDE 性能影响92

4.3 煤油所占比例对 PDE 工作的影响92-93

4.5 本章小结93-95

第五章 扇环形截面管内爆震波触发与传播特性探讨95-112

5.1 扇环形截面管内爆震波结构特性实验95-100

5.

1.1 实验体系、办法及工况95-96

5.

1.2 实验结果及讨论96-100

5.2 扇环形管内气态煤油/空气混合物的爆震特性实验探讨100-111
5.

2.1 实验体系及工况100-103

5.

2.2 实验工况103

5.

2.3 实验结果及分析103-111

5.3 本章小结111-112
第六章 PDE 原理样机台架推力性能探讨112-126

6.1 脉冲爆震发动机推力的测量办法113-114

6.2 PDE 推力测量原理114-117

6.3 PDE 原理样机的设计117-122

6.4 原理样机的实验122-125

6.5 本章小结125-126

第七章 总结与展望126-129

7.1 本论文的主要探讨成果126-127

7.2 本论文的创新点127-128

7.3 未来探讨展望128-129

参考文献129-135
致谢135-136
在学期间的探讨成果及发表的论文136