【摘要】：爆轟現(xiàn)象的研究在工程上具有重要的實(shí)際意義,一方面基于爆轟的發(fā)動機(jī)具有大推重比、高熱效率、低污染等優(yōu)點(diǎn),因此在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用背景;另一方面,工業(yè)生產(chǎn)中可燃?xì)怏w爆轟往往會產(chǎn)生巨大的災(zāi)難,嚴(yán)重影響人民生命財(cái)產(chǎn)安全。本文采用自行設(shè)計(jì)的多層彎管裝置,利用煙膜片和高速攝像機(jī)對爆轟波的傳播模式及爆轟極限進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,獲得了爆轟火焰陣面圖像、速度演變和胞格結(jié)構(gòu)。通過求解帶基元反應(yīng)的二維歐拉方程對爆轟波在彎管中傳播的流場結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬,其中使用5階精度的WENO格式離散對流項(xiàng),通過附加半隱的龍格庫塔法(ASIRK-2B)對化學(xué)反應(yīng)源產(chǎn)生的剛性問題進(jìn)行處理。主要結(jié)論如下:1.對爆轟波在彎管中三種傳播模式對應(yīng)的初始壓力區(qū)間進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。當(dāng)管道內(nèi)徑R_i減小時(shí),穩(wěn)定傳播模式的初始壓力下限增大。2.對爆轟極限進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。引入R_i/λ作為表征爆轟極限的敏感性參數(shù),則C_2H_4+3O_2,CH_4+2O_2以及2H_2+O_2+3Ar三種預(yù)混氣的爆轟極限的區(qū)間范圍是2.6≤R_i/λ≤4.8。3.對爆轟波在彎管中穩(wěn)定傳播模式進(jìn)行研究。爆轟波陣面保持固定曲面形狀傳播。從直管傳播至彎管區(qū)域,爆轟線速度發(fā)生分化,但角速度ω基本保持不變。胞格尺寸在徑向上由內(nèi)至外逐漸減小,而在周向上基本保持不變。外壁面附近流場的壓力、溫度、OH及H_2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于內(nèi)壁面附近。4.對爆轟波在彎管中臨界傳播模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。爆轟波火焰陣面出現(xiàn)褶皺,爆轟周向速度震蕩加劇。5.對爆轟波在彎管中不穩(wěn)定傳播模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在不穩(wěn)定傳播模式中獲得三種周期性爆轟傳播現(xiàn)象:(1)內(nèi)壁面爆轟波局部熄滅現(xiàn)象,此時(shí)內(nèi)壁面附近的胞格結(jié)構(gòu)出現(xiàn)重新生成、衰減、和局部消失的周期性變化特征,并且其周期角度θ_i隨著初始壓力p_0的增大而減小;(2)全局息爆后又重新起爆的馳振爆轟現(xiàn)象;(3)類似“花瓣”形狀的單頭爆轟現(xiàn)象,其周期角θ_i隨著內(nèi)壁面半徑的增大而減小,并且與預(yù)混氣初始壓力無關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V231.2
【圖文】：

圖 1.1 駐定爆轟發(fā)動機(jī)Fig.1.1 Standing Detonation Engine如圖 1.2 所示）工作方式具有周期性與間歇性特點(diǎn)，一個(gè)工爆轟、排氣以及掃氣四個(gè)階段。PDE 可以在靜置環(huán)境中啟動這樣無論是實(shí)驗(yàn)室研究還是工程應(yīng)用都較容易實(shí)現(xiàn)。但 PD要每個(gè)循環(huán)點(diǎn)火一次，每次都要損耗較高能量。另外在 PD，做功過程占比較小，這就導(dǎo)致 PDE 存在推力不足的問題。

圖 1.1 駐定爆轟發(fā)動機(jī)Fig.1.1 Standing Detonation EnginePDE（如圖 1.2 所示）工作方式具有周期性與間歇性特點(diǎn)，一個(gè)工作循環(huán)充氣、爆轟、排氣以及掃氣四個(gè)階段。PDE 可以在靜置環(huán)境中啟動，即實(shí)啟動，這樣無論是實(shí)驗(yàn)室研究還是工程應(yīng)用都較容易實(shí)現(xiàn)。但 PDE 的這種方式需要每個(gè)循環(huán)點(diǎn)火一次，每次都要損耗較高能量。另外在 PDE 的一個(gè)循環(huán)中，做功過程占比較小，這就導(dǎo)致 PDE 存在推力不足的問題。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2733574