基于混合燃料的旋转爆震发动机燃烧室冷态流场研究

为研究基于混合气体燃料的旋转爆震发动机燃烧室内流场特性,对混合气体燃料(H2+C2H4+C2H2)与空气在燃烧室内掺混的冷态流场进行了三维数值仿真研究。根据数值仿真结果,系统地描述了燃烧室内混合气体的流动特性,对比分析了不同喷注结构(燃料喷注深度、空气喷注环缝宽度)及不同的气体质量流率等因素对三维冷态流场及掺混的影响,并用掺混不均匀度定量评价了混合气体燃料与空气掺混的程度。研究结果表明,在文中给定的计算参数条件下,随着空气环缝宽度的增大,掺混效果能够得到一定提升;随着燃料喷注深度的增大,掺混效果有所下降;随着空气及燃料的质量流率的增大,燃烧室头部掺混效果略有下降,在中部掺混效果得到提升。     

航空活塞发动机爆震抑制方法

某型航空活塞发动机在运行中多次发生爆震故障,已有研究认为该型发动机全油门燃油流量低于64 L/h是其爆震的主要诱因,但实践中将该型发动机全油门燃油流量增大至71.9 L/h后仍然有爆震故障出现,表明该型发动机的爆震并非单一诱因。为探索该型发动机爆震的可靠抑制方法,利用EGView软件分析典型故障例数据,查找可能的隐藏诱因并采用控制变量法进行实践测试,结果表明：发动机巡航转速偏低是该型发动机爆震的另一重要诱因,并证实了全油门偏富油对该型发动机的大功率爆震倾向具有抑制作用。根据实践测试结果提出控制该型发动机全油门燃油流量不低于66 L/h和发动机巡航转速不低于手册规定2500～2525 r/min（推荐按上限设置）的解决方案,经6万余飞行小时的实践验证表明该型发动机的爆震故障已被可靠解决。     

基于自适应网格的钝头体激波诱导燃烧现象数值模拟研究

钝头体激波诱导燃烧是爆震研究的一个基本问题.针对化学恰当量比的H2/Air预混气体在Ma=4.79和Ma=6.46时的激波诱导燃烧现象开展数值研究,采用基于有限体积法的块结构自适应网格加密程序AMROC,对带化学反应源项的轴对称Euler方程解耦求解,考察了数值模拟中不同形式的MUSCL重构格式、限制器类型以及化学反应...     

旋转阀式脉冲爆震发动机非稳态进气过程数值模拟

利用动态网格技术对旋转阀式脉冲爆震发动机非稳态进气过程进行了数值模拟,获得了旋转阀关闭过程中爆震管内的流动特性及扰流器对流动特性的影响规律.结果表明:旋转阀关闭过程中在其后的爆震管内产生回流区,随着关闭区域的增大回流区长度增大,但不会超过3倍的管径.安装了扰流器后,回流区被局限在旋转阀与第一个扰流片之间.在旋转阀关闭过程中第二片扰流器后气流湍流扰动强度与分布规律没有受到太大的影响,旋转阀完全关闭后,爆震管内的强湍流迅速衰减,且整个爆震管内的湍流强度趋于一致.     

关键参数对二冲程煤油发动机爆震的影响

针对二冲程汽油发动机改用航空煤油后的爆震抑制和性能恢复进行了研究,利用GT-Power软件建立发动机的一维仿真模型并对煤油发动机的爆震进行了预测和优化。仿真结果表明:推迟点火时刻、远低于和远大于理论空燃比的混合气对爆震都有一定的抑制作用,试验结果验证了仿真结果的正确性。提出并采用协同推迟点火和增加喷油的控制策略进行试验研究。试验结果表明:在低转速大负荷工况下,爆震可被有效抑制,节气门全开时功率恢复在90%以上。发动机转速为5 500 r/min时,功率恢复能达到原机的95.7%。      

U型脉冲爆震燃烧室的点火起爆工作特性试验研究

为了缩短脉冲爆震燃烧室轴向长度,开展了气液两相U型脉冲爆震燃烧室（U-PDC）点火起爆特性试验研究。试验时采用火花塞点火和热射流点火,且点火能量可调。研究结果表明,两种点火方式均可实现U-PDC工作频率10~30Hz稳定工作,且DDT时间随工作频率提高而缩短,在5~11ms之间。此外,实现U-PDC稳定工作时,热射流所需的点火能量为0.05J较火花塞点火能量1J更低,并且热射流点火DDT距离更短,约718mm,起爆位置距来流入口的轴向距离约280mm,缩短了起爆所需的轴向长度,有利于工程应用。但是,进一步提高热射流点火能量,其DDT距离无明显变化。     

高总温来流下的连续旋转爆震验证试验

为验证吸气式连续旋转爆震推进的可行性,在直连式试验台上开展了连续旋转爆震试验。采用三组元空气加热器模拟吸气式推进时的高总温来流,其设计流量600g/s,总温860K。采用热射流切向喷注的方法成功起爆了H2/air连续旋转爆震波,并实现了稳定自持传播。在H2/air当量比为0.86时,连续旋转爆震波以单个波头的同向传播模态传播,且其未影响到空气加热器的正常工作。爆震波的传播频率为3.68kHz,与高频压力FFT分析所得的主频3.67kHz吻合较好;爆震波传播速度为1248m/s。在未测量高频压力的情况下开展了长程试验,结果表明,在高总温来流条件下,连续旋转爆震波也可以在更长时间范围内稳定工作。     

基金档案

[项目编号]2008ZB52014[项目负责人]张靖周[依托单位]南京航空航天大学脉冲爆震燃烧室气膜冷却的非定常流动和传热特性研究完成情况简介:本项目基于试验研究,揭示了脉冲爆震频率对于壁温和热负荷的影响,     

《推进技术》第28卷(2007年)总目次

(第一期)发动机及其部件N2O混合火箭发动机的催化点火研究…………………………………………万科,李路明,韦迪,等(1)嵌金属丝端燃药柱燃烧过程的数值研究…………………………………………张有为,王晓宏,杨举贤(4)基于卡尔曼滤波器和遗传算法的航空发动机性能诊断……………………………………袁春飞,姚华(9)气膜孔喷气对涡轮气动性能影响的实验研究………………………………乔渭阳,曾军,曾文演,等(14)畸变进气时涡扇发动机整机环境下压缩部件气动稳定性评定…………………王占学,王鹏,乔渭阳(20)大折转角弯曲静叶在高负荷压气机改型设计中…     

脉冲爆震发动机稳定工作性能的实验研究

为了对脉冲爆震发动机不同工作频率下稳定工作范围进行深入的研究,实验对汽油/空气可爆混气在不同工作频率、不同当量比下爆震发动机模型机的爆震压力和推力进行了测试,找出了不同频率下发动机稳定工作的最大和最小当量比。实验发现,当工作频率较低时发动机的稳定工作范围较宽,随着工作频率的增大,发动机的稳定工作范围逐渐变窄。在同一工作频率下,爆震发动机的平均推力随着当量比的增加是先增后降,但变化幅度很小,而混合比冲则是随着当量比的增加急剧下降。另外,在当量比一定的情况下,脉冲爆震发动机的平均推力随着工作频率的提高接近线性增加。