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脉冲爆震发动机性能分析及数值模拟

脉冲爆震发动机是一种利用间歇式或脉冲式爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念发动机,这种发动机具有循环热效率高、燃料消耗率低、推重比高、比冲大、结构简单等优点,将成为21世纪新型的航空航天飞行器的动力装置。本文在分析爆震波的基本理论、爆震波的形成特点、传播机理及其特性和脉冲爆震发动机的工作原理及循环的基础上,建立了脉冲爆震发动机的简化性能计算分析方法,并通过试验实测数据对所采用的简化性能计算方法进行了验证,在理论计算和分析方面主要进行了下列四个方面的研究工作:1) 采用最小自由能法建立了计算反应平衡成分的软件包,并采用牛顿—雷夫森迭代法对爆震波的特性参数进行了分析计算,总结了不同燃料、不同初始温度和初始压力,以及混合物当量比对爆震波特性参数的影响。2) 建立了脉冲爆震发动机单次循环的性能分析模型,分析计算了脉冲爆震发动机各种性能参数与当量比、初始温度、初始压力和频率等参数的关系。3) 对脉冲爆震发动机的热力循环过程应  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

脉冲爆震发动机爆震燃烧数值模拟及喷管性能分析

作为一种新概念推进系统,脉冲爆震发动机在理论上具有很多常规发动机无法比拟的优越性。最近几十年来,在世界各国掀起了脉冲爆震发动机研究的热潮。有关脉冲爆震发动机的原理和应用研究在世界各国进行得如火如荼。本文采用数值计算的手段,对脉冲爆震发动机进行了数值模拟。本文的模拟工作主要分两部分:第一部分:采用详细化学反应机理及AMR技术,对化学恰当比H_2/Air混合物在初始温度和初始压力分别为300K和1atm条件下爆震燃烧现象进行详细的数值模拟,获得了爆震燃烧的流场结构,并详细地分析了爆震燃烧流场中三波点结构的形成、特点和相互作用以及稳定自持爆震燃烧的形成过程。第二部分:对脉冲爆震发动机的喷管流场进行数值模拟,研究脉冲爆震发动机喷管的排气过程,在此基础上,分析直喷管、收敛喷管、扩张喷管、收敛扩张喷管四种不同的喷管结构对脉冲爆震发动机比冲、推力、循环时间等性能参数的影响。结果表明:喷管能提高脉冲爆震发动机的性能,扩张喷管的综合性能最优。最后...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

脉冲爆震发动机喷管性能的数值模拟研究

尾喷管是脉冲爆震发动机(PDE)的重要部件,其作用就是将爆震室排出的高温高压燃气所包含的热能通过在尾喷管中继续膨胀转变为动能,以便获得尽可能大的推力,对提高发动机的推进性能起着重要的作用。脉冲爆震发动机尾喷管流动是周期性的、非定常的,存在复杂的激波、膨胀波、接触面的相互作用。这给脉冲爆震发动机喷管的设计和分析带来了很大的挑战。本文对脉冲爆震发动机的尾喷管流场以及喷管性能进行了研究。主要做了以下工作:(1)结合了吸气式脉冲爆震发动机的工作原理以及循环,建立带喷管的脉冲爆震发动机简化的性能计算模型。利用计算模型估算了单次脉冲循环的脉冲爆震发动机的性能。(2)通过了数值模拟的方法对接不同结构喷管的脉冲爆震发动机进行了单脉冲研究,观察了爆震燃烧室和喷管流场的变化情况,并对不同喷管的性能进行了分析。数值模拟主要采用的是带有限速率化学反应的二维迎风型TVD格式的CFD程序,燃料采用了完全当量比的H2/空气混合物。研究的喷管结构包括直延伸喷管...  (本文共107页) 本文目录 | 阅读全文>>

《航空学报》2009年04期
航空学报

障碍物对脉冲爆震发动机性能影响的数值模拟

运用计算流体力学方法计算了理想脉冲爆震发动机(PDE)单次爆震的性能参数,并和Wintenberger半分析模型进行了对比,研究了圆环形障碍物阻塞比和节距内径比对空气流动损失和脉冲爆震发动机单次爆震性能的影响,并与连续的多脉冲爆震实验的相关结果做了比较。研究结果表明,数值模拟计算得到的冲量和Wintenberger半分析模型得...  (本文共8页) 阅读全文>>

《飞航导弹》2009年07期
飞航导弹

脉冲爆震发动机性能影响分析

基于脉冲爆震发动机分析模型,研究了爆震频率对脉冲爆震发动机推力的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《飞航导弹》2008年06期
飞航导弹

两级脉冲爆震发动机研究现状

为了提高脉冲爆震发动机的工作频率,两级脉冲爆震发动机模型被提出。该新型发动机点火原理采用激波谐振聚焦点火...  (本文共4页) 阅读全文>>

《西安工业大学学报》2008年05期
西安工业大学学报

脉冲爆震发动机热力学性能分析

为确定脉冲爆震发动机具有飞行优势的可工作条件,分析了一种吸气式脉冲爆震发动机工作形式,提出了相应的热力循环过程,通过引入代表参与爆震循环工质与流入发动机内的总工质比的循...  (本文共6页) 阅读全文>>