检索结果-内蒙古大学图书馆

爆炸与冲击 2025年第1期45卷 28-40页

作者：徐鸿飞王放武郁文翁春生南京理工大学瞬态物理全国重点实验室江苏南京210094

氢氧的高反应活性给旋转爆轰波的稳定传播带来了巨大的挑战,为研究氢氧旋转爆轰波传播不稳定性,通过改变当量比对小尺寸模型下二维氢氧旋转爆轰波进行数值模拟研究,揭示了氢氧旋转爆轰波复杂多变的传播特性,并分析了典型流场结构,探讨... 详细信息

氢氧的高反应活性给旋转爆轰波的稳定传播带来了巨大的挑战,为研究氢氧旋转爆轰波传播不稳定性,通过改变当量比对小尺寸模型下二维氢氧旋转爆轰波进行数值模拟研究,揭示了氢氧旋转爆轰波复杂多变的传播特性,并分析了典型流场结构,探讨了传播模态的不稳定性以及爆轰波湮灭和再起爆机制。结果表明:随着当量比的提高,流场内分别呈现熄爆、单波、单双波混合3种传播模态,且爆轰波的传播速度随当量比的增大几乎呈线性提高,速度亏损为5%~8%。激波的扰动使得爆燃面失稳产生明显的扭曲和褶皱,氢氧的高反应活性让爆燃面明显分层且在2个分界面上呈现不同的不稳定性,上分界面为Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性,下分界面为Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性。单双波混合模态下爆轰波极不稳定,保持湮灭、单波、双波对撞3种状态之间循环。爆轰波有2种湮灭方式:一是双波对撞导致爆轰波湮灭,二是爆燃面燃烧加剧使得爆燃面下移导致爆轰波湮灭。再起爆的主要原因是:R-T不稳定性诱导爆轰产物与新鲜预混气在爆燃面上相互挤压产生尖峰和气泡结构,增强爆燃面上的反应放热,产生了局部热点并逐渐增强为爆轰波,实现爆燃转爆轰。

关键词：旋转爆轰波传播特性当量比不稳定性湮灭再起爆

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旋转爆轰波中多波流动模式的数值研究

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推进技术 2019年第2期40卷 398-406页

作者：杨鹏飞牟乾辉滕宏辉胡宗民姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院北京100864 北京理工大学宇航学院北京100081

为了研究旋转爆轰燃烧室内复杂的波系结构,特别是爆轰波多波传播模式的影响因素,采用两步诱导-放热总包反应模型,对简化的二维旋转爆轰波进行数值模拟。在不考虑环形爆轰燃烧室曲率的情况下,研究了进口总温和周向尺寸对单波及多波流场... 详细信息

为了研究旋转爆轰燃烧室内复杂的波系结构,特别是爆轰波多波传播模式的影响因素,采用两步诱导-放热总包反应模型,对简化的二维旋转爆轰波进行数值模拟。在不考虑环形爆轰燃烧室曲率的情况下,研究了进口总温和周向尺寸对单波及多波流场结构的影响。结果表明,一定范围内进口总温的增加会使得爆轰波的波头数目增加,且双波流场结构中存在双波对撞和双波同向两种传播形式,双波同向传播和三波同向传播之间则稳定存在着两组双波对撞流场,且有对应的温度范围;对于双波对撞模式,持续减小周向尺寸能够使得流场结构转变成单波模式;周向尺寸的增加则会使得双波对撞向双波同向传播模式转变。

关键词：旋转爆轰波总温双波对撞双波同向

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颗粒注射速度对铝粉/空气两相旋转爆轰波的影响

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兵工学报 2024年第4期45卷 1148-1157页

作者：李世全祝文超孙方平王宇辉王健平北京化工大学机电工程学院北京100029 北京大学工学院北京100871

为研究颗粒注射速度对非预混铝粉/空气旋转爆轰波传播特性的影响,通过采用离散相模型、具有有限速率动力学/扩散表面燃烧模型的一步表面反应、多步可逆气相分解反应以及考虑未完全燃烧颗粒的挥发,对注射温度为300 K的铝颗粒和来流总温为... 详细信息

为研究颗粒注射速度对非预混铝粉/空气旋转爆轰波传播特性的影响,通过采用离散相模型、具有有限速率动力学/扩散表面燃烧模型的一步表面反应、多步可逆气相分解反应以及考虑未完全燃烧颗粒的挥发,对注射温度为300 K的铝颗粒和来流总温为900 K的高温空气进行二维数值模拟研究。研究结果表明:由于入口附近颗粒注射速度低于空气的注射速度,空气三角区和颗粒三角区无法完全重合;当颗粒注射速度从1 m/s增加到100 m/s时,爆轰波的速度和温度先减小后增加;颗粒和空气在注入燃烧室时存在较大的温度差异,导致爆轰波不稳定传播;颗粒注射速度为70 m/s时,爆轰波的稳定性最好。

关键词：旋转爆轰波颗粒注射速度气固两相流铝粉传播特性

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煤油燃料旋转爆轰波起爆与传播特性实验研究

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兵工学报 2020年第7期41卷 1339-1346页

作者：李宝星王中许桂阳翁春生赵凤起西安近代化学研究所陕西西安710065 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为研究煤油燃料旋转爆轰波的起爆与传播特性,开展气体-液体两相旋转爆轰发动机实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室内径120 mm、外径153 mm、长240 mm,煤油为燃料、富氧空气为氧化剂,通过氢气/氧气微小型脉冲爆轰发动机进行点火;基于燃... 详细信息

为研究煤油燃料旋转爆轰波的起爆与传播特性,开展气体-液体两相旋转爆轰发动机实验研究。旋转爆轰发动机环形燃烧室内径120 mm、外径153 mm、长240 mm,煤油为燃料、富氧空气为氧化剂,通过氢气/氧气微小型脉冲爆轰发动机进行点火;基于燃烧室内的高频压力,分析气体-液体两相旋转爆轰波的起爆过程、传播特性以及发动机的工作特性。实验结果表明:混合物的反应活性至关重要,当氧化剂中氧含量偏低时,混合物反应活性低,旋转爆轰波将无法起爆,直至氧含量增加到39.2%,才能形成自持传播的爆轰波;爆轰波成功起爆后均以双波对撞模态传播,波速为815~920 m/s;在贫油条件下,爆轰波传播速度随着当量比提高呈增加趋势;当空气质量流量大于822 g/s时,发动机基本以缓燃形式工作。

关键词：旋转爆轰发动机气体-液体两相旋转爆轰波煤油燃料起爆与传播特性

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当量比对煤油-空气两相旋转爆轰波的影响

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兵工学报 2022年第6期43卷 1304-1315页

作者：冯文康郑权汪小卫董晓琳翁春生肖强孟豪龙南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094 中国运载火箭技术研究院北京100076

为研究当量比对煤油-空气两相旋转爆轰波的影响,基于欧拉-拉格朗日方法,以常温液态煤油为燃料、高总温空气为氧化剂开展二维数值模拟。通过控制进油量计算不同当量比下的两相旋转爆轰流场,分析当量比对流场结构、传播特性和推力性能的... 详细信息

为研究当量比对煤油-空气两相旋转爆轰波的影响,基于欧拉-拉格朗日方法,以常温液态煤油为燃料、高总温空气为氧化剂开展二维数值模拟。通过控制进油量计算不同当量比下的两相旋转爆轰流场,分析当量比对流场结构、传播特性和推力性能的影响。分析结果表明:在一定的当量比范围内,爆轰波波头高度随着当量比的增大而减小;当量比大于0.6时,速度亏损随着当量比的增大总体呈现增加的趋势,变化范围为7.1%~17.2%;当量比大于0.8时产生燃料损失,燃料损失随当量比的增大呈近似线性增加,当量比为2.0时最大为51%;随着当量比的增大,比冲减小,比推力先增大后减小并在当量比为1.5时达到最大值,比冲和比推力的变化范围分别为1154.3~3912.4 s和1226.8~1521.8 N·s/kg。

关键词：旋转爆轰波煤油-空气两相当量比欧拉-拉格朗日方法

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氢气占比对氢气-煤油-空气旋转爆轰波传播特性的影响

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兵工学报 2022年第1期43卷 86-97页

作者：吴明亮郑权续晗翁春生白桥栋南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为研究燃料中氢气占比对旋转爆轰波传播特性的影响,以液态煤油和氢气作为燃料、空气为氧化剂,通过求解Navier-Stokes方程对旋转爆轰过程进行二维数值模拟。通过改变质量流量和燃料中氢气的占比对旋转爆轰波进行二维数值模拟,研究不同工... 详细信息

为研究燃料中氢气占比对旋转爆轰波传播特性的影响,以液态煤油和氢气作为燃料、空气为氧化剂,通过求解Navier-Stokes方程对旋转爆轰过程进行二维数值模拟。通过改变质量流量和燃料中氢气的占比对旋转爆轰波进行二维数值模拟,研究不同工况对旋转爆轰波传播特性的影响,并对燃烧室内新爆轰波形成过程、模态转换过程和气液分布不均匀现象进行分析。结果表明:在成功起爆工况下,爆轰波有3种传播模态,即单波模态、双波对撞转单波模态和双波对撞转双波模态,提高质量流量或氢气占比有利于爆轰波由单波模态向双波模态转换,模态过度区内存在波速突降;在爆轰波第1个传播周期即将结束时,初始点火起爆形成的正向爆轰和反向激波对撞并透射,透射激波在缓燃区附近诱导产生局部热点并形成新的爆轰波,经过一系列对撞、透射湮灭和增强过程,最终形成稳定的单波或双波模态;当爆轰波稳定后,由于燃烧室内气液分布不均匀,旋转爆轰波稳定传播时内流场可以分为缓燃区、富燃区、富氧区和填充区共4个区域;缓燃区附近局部热点的产生是新爆轰波形成原因之一。

关键词：氢气-煤油混合燃料旋转爆轰波气体-液体两相爆轰传播特性气液不均匀

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液态燃料喷注压力对旋转爆轰波影响的实验研究

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推进技术 2020年第12期41卷 2790-2797页

作者：郑权魏万里翁春生武郁文孟豪龙南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为了深入研究液态燃料旋转爆轰波传播特性,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,开展了液态燃料喷注压力对旋转爆轰波传播特性影响的实验研究。使用马尔文粒度仪对不同喷注压力下的雾化流场进行测量,结果表明:在喷嘴出口各平面上的液滴粒径... 详细信息

为了深入研究液态燃料旋转爆轰波传播特性,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,开展了液态燃料喷注压力对旋转爆轰波传播特性影响的实验研究。使用马尔文粒度仪对不同喷注压力下的雾化流场进行测量,结果表明:在喷嘴出口各平面上的液滴粒径均满足正态分布;且随着喷注压力的增大,液滴雾化细度不断改善,在距离喷嘴出口60mm处二次雾化基本完成。在汽油质量流率为96g/s,当量比为1.3工况下,旋转爆轰波以单波模态传播,传播频率为2494Hz,平均传播速度为1198m/s。液态燃料的喷注压力对旋转爆轰波的传播特性具有较大的影响,当喷注压力为0.6MPa时,由于液滴的雾化粒径较大,无法形成旋转爆轰波。随着喷注压力的增大,液滴雾化细度得到改善,旋转爆轰波可以成功起爆并稳定自持传播,传播速度和平均压力均逐渐增大,传播稳定性也得到改善。

关键词：旋转爆轰波液态燃料雾化喷注压力传播特性

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扰动进口影响多重旋转爆轰波演化及振荡特性的数值研究

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推进技术 2024年第11期45卷 119-129页

作者：陈煌威吴宇李润泽胡洪波朱跃进江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室陕西西安710100

基于OpenFOAM开源平台,研究了周期性扰动进口对旋转爆轰发动机(RDE)多重爆轰波的演化及振荡特性的影响。结果表明:对于进口扰动的旋转爆轰波(RDW)传播过程先后分为三个阶段,分别是混乱阶段、自调整阶段和振荡传播阶段。通过改变扰动振幅... 详细信息

基于OpenFOAM开源平台,研究了周期性扰动进口对旋转爆轰发动机(RDE)多重爆轰波的演化及振荡特性的影响。结果表明:对于进口扰动的旋转爆轰波(RDW)传播过程先后分为三个阶段,分别是混乱阶段、自调整阶段和振荡传播阶段。通过改变扰动振幅,RDW的波数改变,传播方向并未改变;而改变扰动频率,RDW的波数和传播方向均发生变化。多重爆轰波起源于RDW的混乱传播,主要通过双波对撞进行RDW的波数和方向的调整。同时通过改变扰动振幅和频率讨论RDW传播特性,发现进口扰动将作用于旋转爆轰波的压力、传播速度和热释放速率,并且在本文研究中,改变扰动振幅对RDW传播特性的影响更显著。另外,对出口的推力进行分析,发现质量流量和推力的振荡形式和进口扰动形式高度一致,且增大扰动振幅,平均比冲相应增大。

关键词：旋转爆轰波周期性扰动多重爆轰波振荡传播振荡特性

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基于大涡模拟方法的氢气/空气旋转爆轰波传播特性数值模拟

基于大涡模拟方法的氢气/空气旋转爆轰波传播特性数值模拟

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作者：雷特南京理工大学

学位级别：硕士

旋转爆轰发动机具有结构简单紧凑、污染物排放低等优点。在对旋转爆轰发动机进行数值模拟时，大多采用Euler方程，但是壁面边界层和粘性对旋转爆轰流场的影响不能忽视。目前对边界层和粘性对流场的研究缺乏系统性的研究，边界层和粘性... 详细信息

旋转爆轰发动机具有结构简单紧凑、污染物排放低等优点。在对旋转爆轰发动机进行数值模拟时，大多采用Euler方程，但是壁面边界层和粘性对旋转爆轰流场的影响不能忽视。目前对边界层和粘性对流场的研究缺乏系统性的研究，边界层和粘性对流场的影响程度尚不明确，难以揭示其对旋转爆轰流场特性及特征参数的耦合影响机制。因此，本文基于大涡模拟方法对氢气/空气旋转爆轰发动机进行研究，并与Euler方法、RANS方法计算得到的流场结构分析对比，探究边界层、粘性对旋转爆轰流场结构和参数的影响以及影响程度，具体工作如下：　　开展了二维旋转爆轰流场数值仿真，分析了喷注面积比、喷注单元数量以及粘性对爆轰流场结构及爆轰特征参数的影响。结果表明：喷注面积、数量的改变会影响燃烧室入口处峰值压力、爆轰波平均峰值压力、平均速度等流场参数。　　基于LES方法、RANS方法、Euler方法，分别结合滑移无滑移边界，开展了三维旋转爆轰流场数值仿真，分析对比不同计算方法下流场结构。结果表明：当采用无滑移边界时，边界层会影响近壁区域气体的流动速度，导致内外壁面爆轰波高度低于中间截面。粘性是影响旋转爆轰流场结构的主要原因。对于三维旋转爆轰流场，燃烧室受到壁面曲率的影响导致不同截面爆轰波处压力不同。　　分析了结构及气动参数对三维旋转爆轰流场特征的影响。结果表明：当内径不变时，外径越小，内壁面受到稀疏波的作用越小，爆轰波强度越强。进气压力、当量比的改变会影响爆轰波平均峰值压力、平均峰值温度等参数。　　本文以大涡模拟方法为基础，研究了粘性、燃烧室结构对二维旋转爆轰燃烧室的影响;研究了边界层、粘性对三维旋转爆轰流场结构和参数的影响，明确了粘性是影响旋转爆轰流场结构的主要原因;探究了当量比、进气压力、燃烧室宽度对旋转爆轰流场结构和参数的影响。本文研究结果对于揭示边界层和粘性对旋转爆轰的影响机制具有重要的科学意义，对于燃烧室结构和气动参数对流场的影响研究具有重要的指导意义。

关键词：旋转爆轰发动机旋转爆轰波传播特性大涡模拟

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空心圆筒内连续旋转爆轰波三维数值模拟

空心圆筒内连续旋转爆轰波三维数值模拟

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第十四届全国激波与激波管学术会议

作者：邵业涛王健平李韶武周蕊北京大学工学院力学与空天技术系湍流与复杂系统国家重点实验室

本文利用一步化学反应模型三维数值模拟了空心圆筒内旋转爆轰波的连续循环过程,验证了空心圆筒内爆轰波连续传播的可行性。控制方程为圆柱坐标系下的Euler方程,忽略扩散、粘性及热传导。计算网格使用矩形网格与贴体网格结合的层叠网格... 详细信息

本文利用一步化学反应模型三维数值模拟了空心圆筒内旋转爆轰波的连续循环过程,验证了空心圆筒内爆轰波连续传播的可行性。控制方程为圆柱坐标系下的Euler方程,忽略扩散、粘性及热传导。计算网格使用矩形网格与贴体网格结合的层叠网格方法。数值模拟获得了点燃时不稳定所致爆轰波的反复起爆、熄灭、再起爆过程。在不加任何人工扰动的情况下,爆轰波由初始起爆的单向传播最终自动收敛到中心对称的双爆轰波头流场结构。

关键词：空心圆筒旋转爆轰波连续三维数值模拟

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