脈沖爆震火箭發(fā)動機(jī)(Pulse Detonation Rocket Engine,簡稱PDRE)是一種基于爆震燃燒方式的新型動力裝置,具有結(jié)構(gòu)簡單、循環(huán)效率高等潛在優(yōu)勢。如何實(shí)現(xiàn)PDRE高頻穩(wěn)定可控的工作是將其應(yīng)用于實(shí)際的航空航天器中需要解決的主要問題之一。本文圍繞這一問題,開展了相關(guān)理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究。(1)提出了一種可以獲得高頻爆震波的新方法。設(shè)計了一種一端封閉一端開口的爆震管,在靠近爆震管中部朝向封閉端填充反應(yīng)物,同時在靠近出口端點(diǎn)火,在合適的填充以及點(diǎn)火頻率的控制下,可以得到向封閉端傳播的高頻爆震波。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種工作方法的可行性,在14 mm內(nèi)徑的爆震管內(nèi)實(shí)現(xiàn)了200 Hz穩(wěn)定工作。利用高速陰影法和數(shù)值模擬的方法研究了這種工作方式的排氣特性和推進(jìn)特性,結(jié)果表明:這種工作方式下爆震管內(nèi)混合物的比沖與傳統(tǒng)工作方式下直爆震管的比沖接近,但在實(shí)際工作過程中會浪費(fèi)反應(yīng)物。因此這種工作方式不適合直接用作推進(jìn)裝置,但可以作為一種產(chǎn)生高頻爆震波的方法。(2)介紹了無閥式高頻PDRE工作機(jī)理。基于爆震管內(nèi)一維流動模型,結(jié)合無閥工作方式的特點(diǎn),給出了無閥式PDRE工作循環(huán)各特征時間的計算方法,...

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 相關(guān)文獻(xiàn)綜述
        1.2.1 脈沖爆震發(fā)動機(jī)發(fā)展簡介
        1.2.2 脈沖爆震發(fā)動機(jī)高頻穩(wěn)定工作控制方案
        1.2.3 脈沖爆震發(fā)動機(jī)性能分析與調(diào)控策略
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 一種非傳統(tǒng)形式高頻脈沖爆震發(fā)動機(jī)研究
    2.1 引言
    2.2 高頻工作方式探索
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)條件
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.3 排氣及推進(jìn)特性研究
        2.3.1 排氣流場拍攝
        2.3.2 單次工作循環(huán)數(shù)值模擬
    2.4 小結(jié)
第三章 無閥式PDRE高頻工作循環(huán)特性研究
    3.1 引言
    3.2 無閥式PDRE工作循環(huán)模型
    3.3 無閥式PDRE工作循環(huán)特征時間理論分析
        3.3.1 填充壓力對特征時間的影響
        3.3.2 爆震管長對特征時間的影響
    3.4 無閥式PDRE的比沖分析
    3.5 無閥式PDRE工作特征時間實(shí)驗(yàn)分析
        3.5.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.5.3 工作循環(huán)分析
    3.6 小結(jié)
第四章 無閥式PDRE高頻穩(wěn)定工作機(jī)制研究
    4.1 引言
    4.2 無閥式PDRE內(nèi)流場自發(fā)光圖像拍攝實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.3 無閥式PDRE隔離過程的影響因素分析
        4.3.1 連續(xù)燃燒形成模型
        4.3.2 臨界壁溫與著火溫度的計算
        4.3.3 模型討論
    4.4 無閥式PDRE穩(wěn)定工作條件實(shí)驗(yàn)研究
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.4.3 改進(jìn)方案討論
    4.5 小結(jié)
第五章 帶隔離無閥式PDRE工作機(jī)理研究
    5.1 引言
    5.2 工作原理
    5.3 實(shí)驗(yàn)條件
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.4.1 工作方式可行性驗(yàn)證
        5.4.2 穩(wěn)定工作范圍研究
        5.4.3 推進(jìn)特性研究
    5.5 帶隔離工作方式控制方法拓展研究
        5.5.1 原理介紹
        5.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.6 小結(jié)
第六章 無閥式PDRE流動特性及推進(jìn)性能的數(shù)值研究
    6.1 引言
    6.2 數(shù)值方法
        6.2.1 數(shù)值模型
        6.2.2 模型驗(yàn)證
    6.3 數(shù)值模擬結(jié)果
        6.3.1 回傳與再填充過程研究
        6.3.2 無閥式PDRE多循環(huán)工作過程數(shù)值研究
    6.4 小結(jié)
第七章 無閥式PDRE變頻工作控制研究
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)裝置
    7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        7.3.1 不同工況下PDRE變頻工作狀態(tài)研究
        7.3.2 PDRE變頻工作狀態(tài)下的推進(jìn)特性
    7.4 小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 工作總結(jié)
    8.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況



本文編號：3851875