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连续旋转爆震发动机研究现状

时间:2022-01-13 22:21来源:毕业论文
虽然连续旋转爆震发动机的概念早已提出,但是在上个世纪其研究一直没有得到重视。直至进入21世纪,由于脉冲爆震发动机的研究遇到瓶颈,连续旋转爆震发动机才开始成为爆震发动

虽然连续旋转爆震发动机的概念早已提出,但是在上个世纪其研究一直没有得到重视。直至进入21世纪,由于脉冲爆震发动机的研究遇到瓶颈,连续旋转爆震发动机才开始成为爆震发动机研究的热点。初步研究已经证实连续旋转爆震发动机理论上的可行性以及工作性能上的优越性。但目前对连续旋转爆震发动机的认识还不够全面,还需要对其进行更深一步的研究。下面介绍一下国内外RDE的研究进展。76960

1960年,前苏联拉夫连季耶夫流体力学研究所 (LIH)的Voitsekhovskii[16-17]、Mitrofanov和Topchiyan等人首次提出了驻定旋转爆震的概念,并且在实验中采用C2H2和O2的预混气获得了短暂的连续旋转爆震。他们的实验是研究CRDE的开端,为以后的进一步研究开辟了道路。

在上世纪60年代初期,美国的密西根大学首次进行了连续旋转爆震理论应用在发动机上的可行性论证[18]。实验采用C2H4、C2H2和H2等作为燃料,O2为氧化剂,通过对撞喷注方式,爆震波成功起爆,但是只能维持一周。他们认为,实验中预混气的喷注方式、提前燃烧、流量等影响因素对爆震波能否连续旋转传播起决定性作用。在当时的研究背景条件下,他们认为连续旋转爆震理论应用到发动机上的难度过大,所以后来终止了该项研究计划。

到了上世纪70年代,LIH的Bykovskii[19-21]等人把连续旋转爆震燃烧应用到推力装置上,并进行了大量连续旋转爆震发动机的实验研究。他们实验采用了多种燃料和氧化剂的不同组合,并尝试了火花塞、电爆丝和预爆震管等多种爆震波起爆方式,运用了速度补偿技术观测到了稳定的连续旋转爆震波。他们还考虑了不同的实验工况和不同的燃烧室构型参数对连续旋转爆震波的影响,提出了燃烧室构型参数的设计准则,取得了丰富的实验研究成果。论文网

到了后来,随着国际交流合作的增多,各国都加入到了连续旋转爆震发动机的研究中来。其中就包括了波兰、法国、美国、日本、中国等。

波兰华沙工业大学[22]的课题组开展了不同燃料和氧化剂的各种组合,并结合不同入流总压和背压等影响因素进行实验研究。结合理论分析和实验研究结果,他们总结了爆震波波头数目的计算公式。随后他们设计了连续旋转爆震发动机模型,并采用CH4和O2的混合气进行推力测试实验。实验中模型发动机获得了250-300N的推力,单位面积推力达到1。1-1。3105N/m2,从而验证了连续旋转爆震发动机作为推力装置的可行性和蕴含的巨大潜力。另外,华沙工业大学还和日本与新加坡等进行了国际合作,并提出了将连续旋转爆震发动机同冲压发动机组合的概念,而且据此概念设计出来的发动机具有结构简单、循环效率高等特点,还成功申请了国际专利。

法国同前苏联拉夫连季耶夫流体力学研究所 (LIH)进行合作,已经实现了H2和液氧、煤油和Air等组合的稳定旋转爆震,并设计了相应的发动机进行了推力测量实验。而且法国已经将连续爆震发动机的研究列入了法国科技研究中心未来推进的项目中,并计划通过国际合作在地面进行大型发动机实验[23]。

虽然连续旋转爆震发动机在国内研究起步较晚,但进展迅速。目前国内已经有南京理工大学、国防科技大学、中国科技大学和北京大学等多家单位相继参加了连续旋转爆震发动机的实验研究和数值模拟研究。

南京理工大学[24]课题组采用H2/Air混合气成功获得了稳定的连续旋转爆震波,尾部火焰呈淡蓝色,爆震波传播速度为1518。5~1606。1m/s,频率为5。0-5。3kHz。国防科技大学[25]设计了两套连续旋转爆震发动机,采用不同的喷注方式进行了大量实验研究,获得了稳定传播的旋转爆震波。北京大学[26]课题组分别进行了二维、三维数值模拟研究,获得了爆震波连续旋转的过程。并且,他们还提出了无内柱空筒的连续爆震发动机燃烧室模型,还通过数值模拟验证了其可行性。 连续旋转爆震发动机研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_88367.html

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