进口油气方案影响煤油/空气脉冲爆震发动机性能的研究

论文摘要

脉冲爆震发动机(PDE)是基于爆震燃烧产生推力的动力装置,具有很大的发展潜力和应用前景。本文基于以煤油为燃料,空气为氧化剂的脉冲爆震发动机为模型,开展了进气温度、当量比、进气量、混气含氧量对爆震波特性的影响的研究,得到如下结果:设计加工了蒸发管式气动阀进口装置,完成了进口装置的数值模拟计算。该进口装置一方面可以利用爆震燃烧产生的热量使煤油更好地蒸发,另一方面可以使气态煤油与空气较好掺混。研究了进气温度对爆震波特性的影响,结果表明,进气温度的提高有利于煤油的蒸发,可以使煤油/空气混合物较好地起爆,有利于提高爆震波的特性参数。当进气温度达到473K后,进气温度再提高,对爆震波特性参数变化不大。研究了当量比对爆震波特性的影响,结果表明,由于煤油的蒸发性能较差,实际参与反应的当量比要小于设计当量比,在进气温度为373K和423K时,适当提高当量比,有利于提高爆震波特性参数。进气温度为473K和523K时,当量比为1.1时,爆震波特性参数达到最佳,当量比再提高,爆震波特性参数略有下降。研究了进气量对爆震波特性的影响,结果表明,进气量为0.25kg/s、0.3kg/s时,均可形成爆震波,进气量为0.3kg/s的爆震波特性参数要优于进气量为0.25kg/s时。进气量为0.4kg/s时,无法获得稳定发展的爆震波。研究了混气含氧量对爆震波特性的影响,结果表明,混气含氧量对能否形成爆震波相当重要,随着混气含氧量的下降,燃烧波压力逐渐下降,当混气含氧量下降到21.3%时,PDE无法连续稳定工作,混气含氧量下降到19%以下时,PDE无法起爆。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 脉冲爆震发动机的研究和发展现状
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 煤油/空气爆震试验系统设计及试验方法
• 2.1 爆震管设计
• 2.2 进口装置设计
• 2.2.1 气动阀研究
• 2.2.2 进口装置设计思路
• 2.2.3 进口装置冷态数值模拟
• 2.3 扰流器设计
• 2.4 燃油系统
• 2.5 点火系统
• 2.6 测试系统
• 2.6.1 离子探针系统
• 2.6.2 压力测量系统
• 2.7 煤油/空气蒸发管气动阀式脉冲爆震发动机试验系统
• 2.8 本章小结
• 第三章 进口油气方案影响煤油/空气爆震特性试验研究
• 3.1 试验方案
• 3.2 扰流片片数的选择
• 3.3 进气温度对脉冲爆震发动机性能的影响
• 3.4 当量比对脉冲爆震发动机性能的影响
• 3.5 进气量对脉冲爆震发动机性能的影响
• 3.6 混气含氧量对脉冲爆震发动机性能的影响
• 3.7 本章小结
• 第四章 总结与展望
• 4.1 本文主要研究成果
• 4.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文