学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

两级脉冲爆震发动机数值模拟

作　者: 邱彦杰
导　师: 武晓松
学　校: 南京理工大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 两级脉冲爆震发动机 激波 爆震起爆 谐振腔 射流参数 多循环 爆震频率
分类号: V235
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


脉冲爆震发动机(PDE,Pulse Detonation Engine)是一种基于爆震燃烧的新概念推进系统,被广泛认为是21世纪最有发展意义的革命性航空航天动力装置之一。有效点火是脉冲爆震发动机的关键技术之一。两级脉冲爆震发动机的起爆基于激波在谐振腔内形成高温高压区域,进而起爆混合气体。本文采用数值模拟手段,对该类型发动机谐振腔流场进行了研究,数值计算方法采用耦合显式算法,化学反应模型采用单步氢气/空气化学反应。本文主要包括三部分：第一部分,模拟了无燃烧反应的情况下采用椭球型、抛物型、锥型、直管型四种不同结构谐振腔的流场发展过程,并在此基础上研究了腔深对于谐振腔内先后形成的两次高温高压区域内温度、压力的影响。研究发现抛物型和椭球型均存在最佳腔深,而锥型和直管型在顶点附近形成的高温高压区域内的参数则随腔深呈线性变化。第二部分,在谐振腔预填充燃料的基础上,通过数值模拟研究了不同入射温度和入射压力对于轴线起爆的影响。在此基础上选取合适的入口参数,成功实现了轴线起爆,并在流场发展过程中捕捉到再次聚焦现象。进一步研究发现当射流压力低于某一临界值时,则只能在顶点处起爆。第三部分,通过加装扩张段和将射流和燃料供给分离的方法实现了两级脉冲爆震发动机的多循环工作过程,发动机在一个循环后达到稳定,爆震频率达到1.9KHz。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-25
  1.1 课题研究背景  7-8
  1.2 爆震理论的发展历程  8-9
  1.3 脉冲爆震发动机的发展历程  9-11
  1.4 常规PDE近年来国内外研究现状  11-13
  1.5 爆震起爆方式  13-17
    1.5.1 直接起爆  13-17
    1.5.2 间接起爆  17
  1.6 两级PDE基本概念以及国内外研究进展  17-24
    1.6.1 两级PDE的起爆机理  17-18
    1.6.2 国内外研究现状  18-24
  1.7 本文主要研究内容  24-25
2 数值方法  25-29
  2.1 谐振腔流场假设  25
  2.2 控制方程组  25-27
  2.3 湍流模型  27-28
  2.4 燃烧模型  28-29
3 无反应谐振腔内激波聚焦研究  29-49
  3.1 计算模型  29-32
    3.1.1 物理模型  29-30
    3.1.2 计算网格  30-31
    3.1.3 求解器设置  31
    3.1.4 边界条件设置  31-32
  3.2 不同结构形状谐振腔聚焦研究  32-45
    3.2.1 椭球型反射面聚焦过程分析  32-36
    3.2.2 抛物型反射面聚焦过程分析  36-39
    3.2.3 锥型反射面聚焦过程分析  39-42
    3.2.4 直管壁反射面聚焦过程分析  42-44
    3.2.5 谐振腔几何结构对聚焦过程的影响分析  44-45
  3.3 谐振腔腔深对不同形状谐振腔激波聚焦影响  45-48
    3.3.1 腔深对第一次高温高压区域内温度、压力的影响  46
    3.3.2 腔深对第二次高温高压区域内温度、压力的影响  46-47
    3.3.3 腔深对高温高压区域形成时刻的影响  47-48
  3.4 本章小结  48-49
4 谐振腔预填充单次起爆研究  49-65
  4.1 起爆模拟  49-50
  4.2 射流温度及压力对于轴线起爆的影响  50-51
    4.2.1 入射温度对于第一次高温高压区域内压力、温度的影响  50
    4.2.2 入射压力对于第一次高温高压区域内压力、温度的影响  50-51
  4.3 轴线起爆详细起爆及发展过程研究  51-61
  4.4 射流压力对轴线起爆后流场发展的影响  61-63
  4.5 本章小结  63-65
5 两级PDE多循环工作过程数值研究  65-77
  5.1 计算模型  65-66
    5.1.1 模型改进  65
    5.1.2 计算网格  65-66
    5.1.3 求解器设置  66
    5.1.4 边界条件  66
  5.2 两级PDE多循环数值模拟计算结果与分析  66-75
  5.3 两级PDE推力及比冲分析  75
    5.3.1 两级PDE推力计算  75
    5.3.2 两级PDE比冲计算  75
  5.4 本章小结  75-77
6 总结  77-79
  6.1 主要结论  77-78
  6.2 本文创新点  78
  6.3 研究工作展望  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
攻读硕士期间发表的学术论文  84

相似论文

  1. 基片集成波导谐振腔的设计及在材料微波测量中的应用,TM931
  2. 基片集成波导双模滤波器级联技术研究,TN713
  3. G-T谐振腔与双折射元件结合的可调谐光梳状滤波器,TN713
  4. N波信号处理模块的研制,TJ06
  5. Fabry-Perot谐振腔天线优化设计研究,TN822
  6. 壁面条件对爆震波起爆以及传播过程影响机理的研究,V430
  7. 高超声速非平衡流粘性相互作用研究,V411.4
  8. 冲压发动机中带扩张角隔离段内的流场数值模拟,V235.21
  9. 液晶缺陷一维光子晶体微谐振腔的调谐特性,O734
  10. 基于条纹图处理的激光器非稳腔调腔方法研究,TN248
  11. 推力转向喷流与高速主流干扰的数值模拟研究,V211.4
  12. 微波场均匀性设计及干燥过程数值模拟,TQ051.892
  13. 磷石膏介电性及其微波热分解模拟仿真研究,TQ177.3
  14. 热声发动机特性的多速格子气模拟,TK40
  15. 排水管道中混合流动的研究与数值模拟,TU992.01
  16. 高超音速边界层转捩的数值模拟,V211.48
  17. 一类一维的辐射流体力学方程组激波的存在性,O35
  18. 考虑激波串的超声速流动燃烧模型,V231.2
  19. 火星空间电流体系分布特征,P185.3
  20. 双链闭合回路上完全非对称简单排斥过程的研究,O242.1
  21. 灯泵浦ns调Q1064nm种子激光器研究,TN248

中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机（推进系统） > 空气喷气式发动机
© 2012 www.xueweilunwen.com