爆轟發(fā)動機是一種新概念發(fā)動機,具有燃燒效率高,污染排放少的優(yōu)點,在許多領域有廣闊的應用空間。但是要將爆轟技術成功應用還面臨很多問題。目前絕大多數(shù)爆轟試驗都使用可燃氣體作為燃料,使用液體燃料很難實現(xiàn)爆轟。使用液體燃料進行爆轟的主要難點之一是燃料霧化問題。爆轟波在燃燒室中傳播速度高達數(shù)馬赫,燃料噴射系統(tǒng)必須要在幾毫秒之內完成燃料的霧化、蒸發(fā)及摻混。為了燃料更快速的蒸發(fā)及摻混,霧化后的液滴直徑必須要達到微米級。本文首先通過理論分析,數(shù)值計算的方式確定了一種最適合爆轟發(fā)動機使用的霧化模型,然后對這種霧化模型影響霧化效果的多種因素進行數(shù)值計算,用單因素的方法分析各個因素對霧化效果的影響規(guī)律。之后通過正交試驗綜合考慮各種因素的共同作用進行優(yōu)化,確定最佳參數(shù)組合。根據(jù)現(xiàn)有霧化模型的霧化原理設計噴嘴結構,并且搭建試驗臺進行試驗研究。本文的主要研究內容如下:(1)綜述了爆轟理論、爆轟發(fā)動機及霧化理論的發(fā)展現(xiàn)狀,明確了柴油爆轟發(fā)動機燃料霧化系統(tǒng)需要滿足的條件。綜述了Fluent中的計算理論。分析了常用的幾種霧化模型工作原理、霧化特點及適用范圍。(2)通過Fluent數(shù)值計算確定最優(yōu)霧化模型,計算噴嘴氣路直徑、來流速度、流場壓力、流場溫度、噴射角度、柴油供油速度單獨作用時對霧化質量的影響以及液滴直徑分布,分析影響規(guī)律。(3)通過正交試驗對數(shù)值計算得到的結果進行統(tǒng)計分析。分別在6個因素的計算結果中選擇具有代表性的值構建6因素5水平的正交試驗表。根據(jù)正交試驗表中的因素水平組合,進行25次數(shù)值計算,分析各個因素共同作用時對霧化效果影響趨勢,確定最優(yōu)參數(shù)組合。(4)根據(jù)最優(yōu)霧化模型的霧化原理設計噴嘴結構并搭建霧化試驗臺,根據(jù)參數(shù)進行設備選型,在霧化試驗臺上進行噴嘴霧化試驗。通過試驗結果驗證噴嘴霧化質量能否達到要求以及計算模型的可靠性。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK401
【部分圖文】：

南京航空航天大學，中科院力學研究大學[26]等，關于旋轉爆轟技術的研究較少，對適用幾乎沒有研究。因此，研究適用于液體燃料旋轉爆際意義。的發(fā)展的發(fā)展便被發(fā)現(xiàn)。十九世紀末，Chapman[27]和 Jouguet[28對爆轟波傳播方式做了一定簡化的基礎上，分別提波傳播過程，這就是 CJ 爆轟理論。聯(lián)的 Zeldovich[29]，1942 年美國的 Von Neumann[30立地對 CJ 理論進行改進，提出了爆轟的 ZND 模型 年代，通過爆轟實驗中對爆轟波的不斷研究，發(fā)現(xiàn)陣面具有復雜的三維結構，圖 1.1 為爆轟波胞格結

轉爆轟數(shù)值模擬計算，根據(jù)計算結果深入分析了旋轉爆轟波的自持傳播機理。avidenko[47]等人在二維歐拉方程的基礎上，對旋轉爆轟發(fā)動機燃燒室中的流場進行了擬。Hishida[48]等人利用簡化后的二維簡單化學反應模型對旋轉爆轟進行計算，得到了夠穩(wěn)定傳播的爆轟波并且研究了爆轟波所形成的流場結構。Yi[49]等人建立了三維計算型，比較了單波與雙波旋轉爆轟情況下爆轟發(fā)動機動力輸出的區(qū)別。Yamada[50-51]等人要研究爆轟發(fā)動機中旋轉爆轟的爆轟極限，經過對大量計算結果的總結與分析，得到爆轟閾值下限與燃燒室大小有關，而爆轟閾值上限與燃燒室大小無關的結論。raun[52-53]等人在建立了燃燒室進氣端面大小不變的二維旋轉爆轟模型的基礎上，探索爆轟波在燃燒室中的傳播方式。如圖 1.2（a）和圖 1.2（b）所示，旋轉爆轟波在圓環(huán)燃燒室中是繞燃燒室旋轉傳播的。燃料噴嘴在圓環(huán)形燃燒室一端均布，將燃燒劑和氧劑依次沿燃燒室軸線方向噴入燃燒室，點火之后旋轉爆轟波波前沿燃燒室周向高速旋傳播，順次點燃噴嘴噴射的可燃混合物，高溫高壓燃氣在同軸環(huán)形燃燒室高速旋轉傳，從噴管噴出做功。

常生活中非常常見，在許多方面都有應用。霧化通，變成液膜或者很細的射流。當液膜和射流噴出霧發(fā)生失穩(wěn)，進而導致液膜破碎或射流斷裂成為液滴成大量液滴，從而極大增加原有液體的表面積。燃，能夠加強傳熱傳質過程[57]。燃油霧化后與空氣混果的好壞，對燃燒性能有非常大的影響，直接決定了通常所說的噴嘴，能夠將液體霧化成液滴主要有兩質之間產生相對運動；二是利用特殊結構將液體延要就是通過上述兩種方式將連續(xù)液體離散為大量液方式：射流破碎與液膜破碎[61-66]。發(fā)現(xiàn)射流破碎現(xiàn)象，并提出了相關理論，圖 1.3 為
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