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

1、旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機(Rotating Detonation Engine，簡稱RDE)是一種以爆震作為基礎(chǔ)燃燒方式的新型動力裝置，相對于傳統(tǒng)發(fā)動機，RDE具有結(jié)構(gòu)緊湊以及熱效率高的優(yōu)點，因此受到越來越多的關(guān)注。目前研究多針對氣相燃料旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機。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，液相燃料更適合實際工程應(yīng)用。本文通過實驗和數(shù)值模擬，對兩相燃料爆震轉(zhuǎn)捩特性及其在旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機中的應(yīng)用開展相關(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，分析緩燃向爆震轉(zhuǎn)捩(Deflagration to Detonation Transition，簡稱DDT)過程。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)時間和誘導(dǎo)區(qū)長度越小;在汽油加入過氧化氫溶液（過氧化氫溶液占混合物體積的5％），混合物能夠成功起爆，但對混合物爆震轉(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時間減小，初始形成的爆震波傳播速度升高。
　　對爆震管內(nèi)DDT過程進行二維數(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，局部熱點處反應(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距離和時間。當氧氣體積分數(shù)大于40％時，

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