爆轰波在环形管道中的起爆及传播特性研究

发布时间：2023-02-16 20:27

　　爆轰波的发展对未来推进技术有很重大的现实意义,尤其是环形管道中爆轰波的传播特性与机理是旋转爆轰发动机研究的基础。环形管道中,由于通道几何结构的影响,爆轰波的传播机理相比直管道中更加复杂多变。本文对环形管道中爆轰波的各种特性进行了实验与数值研究。实验采用烟迹技术与高速摄影技术来获得爆轰波三波点轨迹形成的胞格结构与火焰传播时序图,数值计算采用WENO格式与龙格库塔法来求解欧拉方程。本文的研究工作主要分如下三个方面:(1)本文通过实验研究了在环形管道中直接点燃预混气的DDT过程的影响因素,分别讨论了环形管道几何尺寸、预混气初始压力以及预混气种类对DDT距离的影响。通过对比烟迹技术与高速摄影获得的结果可以得到相同的结论:环形通道内壁面半径增大,预混气初始压力、气体敏感性提高可以缩短通道内DDT距离;(2)本文通过实验与数值模拟来研究了2H₂/O₂/3Ar预混气在环形管道内稳定传播的特性。实验结果与数值模拟结果相互印证可以发现,在环形管道中外壁面附近爆轰波强度最稳定,传播速度与压力波动较小,内壁面附近爆轰波速度与压力同步经历着周期性增大与减小,证明内壁...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景意义
    1.2 爆轰基本理论
        1.2.1 爆轰现象的发现及发展
        1.2.2 C-J理论
        1.2.3 ZND理论
        1.2.4 爆轰波非定常结构
    1.3 爆轰在动力推进系统中的应用
        1.3.1 驻定爆轰发动机
        1.3.2 脉冲爆轰发动机
        1.3.3 旋转爆轰发动机
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 直管内爆轰波研究现状
        1.4.2 弯管内爆轰波研究现状
        1.4.3 变截面管道内爆轰波研究现状
        1.4.4 研究现状小结
    1.5 本文主要工作及研究内容
第二章 实验装置及测试系统
    2.1 引言
    2.2 实验系统
        2.2.1 实验管道
        2.2.2 实验装置中其他系统
        2.2.3 配气及充气过程
    2.3 测试系统
        2.3.1 高速摄影拍摄系统
        2.3.2 烟迹技术测试方法
    2.4 实验准备及操作
第三章 控制方程及数值方法
    3.1 引言
    3.2 化学反应模型
    3.3 控制方程
    3.4 数值方法
        3.4.1 WENO格式
        3.4.2 二阶附加半隐龙格库塔法(ASIRK-2B)
        3.4.3 物理模型
        3.4.4 边界条件与初始条件
    3.5 本章小结
第四章 环形管道内DDT过程
    4.1 引言
    4.2 多圈螺旋管道内DDT胞格结构
    4.3 单圈管道内高速摄影火焰
    4.4 本章小结
第五章 环形管道内稳定爆轰传播特性
    5.1 引言
    5.2 螺旋管道内爆轰波稳定传播特性的实验研究
    5.3 环形管道内数值模拟研究
    5.4 本章小结
第六章 环形管道内爆轰波不稳定传播模式
    6.1 引言
    6.2 不稳定爆轰传播
        6.2.1 直管道中不稳定传播模式
        6.2.2 环形管道中不稳定传播模式
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 结论
    7.2 未来展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文及其他科研成果



本文编号：3744449