本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震波起始過程研究

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【摘要】：近年,旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)(Rotating Detonation Engine,簡稱RDE）在國內(nèi)外備受關(guān)注。與傳統(tǒng)推進(jìn)裝置相比,RDE在推進(jìn)性能、結(jié)構(gòu)尺寸等方面有明顯的優(yōu)勢。但旋轉(zhuǎn)爆震波的起始條件和形成機(jī)理尚不清楚,RDE的起爆目前還存在成功率不高,起爆裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。本文以此為背景開展如下研究工作：(1)采用小能量火花裝置點(diǎn)火并成功起爆了RDE,通過系統(tǒng)的研究,了解了RDE工作過程,明確了RDE各種工作狀態(tài)的工況范圍,并對RDE工作過程的傳播特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。主要結(jié)論有：RDE存在連續(xù)爆震、問斷爆震、零星爆震及無爆震四種工作狀態(tài)；連續(xù)爆震時(shí),無轉(zhuǎn)向現(xiàn)象,爆震壓力較為平均,爆震波傳播速度波動(dòng)很小,爆震波傳播速度為1286m/s～1644.8m/s,主頻為5090Hz～6450.7Hz。司斷爆震時(shí),存在爆震波方向改變的現(xiàn)象,爆震波壓力波動(dòng)較大,爆震波壓力和傳播速度出現(xiàn)相對穩(wěn)定的強(qiáng)弱交替現(xiàn)象。(2)采用了小能量火花裝置、高能量火花裝置和預(yù)爆震管系統(tǒng)三種點(diǎn)火方式起爆RDE,通過壓力測量與光學(xué)觀測等手段對比研究了不同點(diǎn)火方式下旋轉(zhuǎn)爆震波建立過程,并進(jìn)行了相應(yīng)的重復(fù)起爆實(shí)驗(yàn),統(tǒng)計(jì)分析點(diǎn)火方式對旋轉(zhuǎn)爆震波建立時(shí)間間隔的影響。主要結(jié)論有：旋轉(zhuǎn)爆震波的建立均需經(jīng)歷類似DDT的火焰發(fā)展過程,火焰狀態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)爆震波建立時(shí)刻具有很強(qiáng)隨機(jī)性,總體上,爆震管起爆時(shí)旋轉(zhuǎn)爆震波建立較其他兩種點(diǎn)火方式快。三種點(diǎn)火方式成功率均可達(dá)100%,RDE工作頻率在5800Hz上下波動(dòng)且相對穩(wěn)定,穩(wěn)定工作時(shí)傳播特性與點(diǎn)火方式無關(guān)。(3)對比研究了反應(yīng)物當(dāng)量比、點(diǎn)火位置及射流火焰狀態(tài)三個(gè)因素對RDE中旋轉(zhuǎn)爆震波建立過程的影響。最后介紹了本文中旋轉(zhuǎn)爆震波單向起爆的探索研究。主要結(jié)論有：RDE穩(wěn)定工作范圍內(nèi),旋轉(zhuǎn)爆震波建立時(shí)間間隔隨反應(yīng)物總質(zhì)量流率上升而下降。采用爆震波起爆時(shí)旋轉(zhuǎn)爆震波建立明顯較熱射流起爆時(shí)快。此外,點(diǎn)火位置和爆震管的排氣時(shí)間對旋轉(zhuǎn)爆震波的建立無明顯影響。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)爆震波 點(diǎn)火方式 爆震波建立時(shí)間 高速攝影 射流火焰狀態(tài)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V235.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-27
• 1.1 課題背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-26
• 1.2.1 早期探索研究13-15
• 1.2.2 RDE研究概況15-24
• 1.2.3 RDE起爆方法研究概況24-26
• 1.3 本文主要研究工作26-27
• 2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)27-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介27
• 2.2 點(diǎn)火系統(tǒng)27-28
• 2.3 旋轉(zhuǎn)爆震模型發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)28-31
• 2.3.1 燃料供給系統(tǒng)28-30
• 2.3.2 模型發(fā)動(dòng)機(jī)簡介30-31
• 2.4 測量系統(tǒng)31-34
• 2.4.1 壓力測量系統(tǒng)31-33
• 2.4.2 光學(xué)觀測系統(tǒng)33-34
• 3 RDE工作過程實(shí)驗(yàn)研究34-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)34
• 3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)過程分析34-37
• 3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)過程34-35
• 3.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中集氣腔與燃燒室的相互影響35-37
• 3.3 RDE工作范圍實(shí)驗(yàn)研究37-40
• 3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)傳播過程研究40-45
• 3.4.1 穩(wěn)態(tài)傳播特性40-42
• 3.4.2 非穩(wěn)態(tài)傳播特性42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 RDE起爆性能研究46-56
• 4.1 不同點(diǎn)火方式的起爆實(shí)驗(yàn)方案46
• 4.2 不同點(diǎn)火方式典型點(diǎn)火-起爆過程分析46-49
• 4.2.1 小能量火花點(diǎn)火裝置起爆性能分析47
• 4.2.2 高能量火花點(diǎn)火裝置起爆性能分析47-48
• 4.2.3 預(yù)爆震管系統(tǒng)起爆性能分析48-49
• 4.3 光學(xué)觀測爆震波點(diǎn)火-起爆過程49-51
• 4.3.1 小能量火花點(diǎn)火裝置起爆過程光學(xué)觀測結(jié)果49-50
• 4.3.2 高能量火花點(diǎn)火裝置起爆過程光學(xué)觀測結(jié)果50
• 4.3.3 預(yù)爆震管系統(tǒng)起爆過程學(xué)學(xué)觀測結(jié)果50-51
• 4.4 不同點(diǎn)火方式對爆震波建立過程的影響51-55
• 4.4.1 工作狀態(tài)判別51-54
• 4.4.2 不同點(diǎn)火方式旋轉(zhuǎn)爆震波建立時(shí)間間隔54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 5 旋轉(zhuǎn)爆震波建立過程的影響因素56-69
• 5.1 當(dāng)量比對旋轉(zhuǎn)爆震波建立過程的影響56-57
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)56
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-57
• 5.2 點(diǎn)火位置對旋轉(zhuǎn)爆震波建立過程的影響57-62
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)58
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58-62
• 5.3 射流火焰狀態(tài)對旋轉(zhuǎn)爆震波建立的影響62-66
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)62
• 5.3.2 爆震管與燃燒室相互影響62-63
• 5.3.3 射流火焰狀態(tài)對旋轉(zhuǎn)爆震波建立過程時(shí)間間隔的影響63-66
• 5.4 排氣時(shí)間對旋轉(zhuǎn)爆震波建立過程的影響66-67
• 5.5 單向起爆RDE的探索67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 6 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 工作總結(jié)69-70
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)70
• 6.3 研究工作展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 附錄78

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本文編號：543432