脉冲爆轰发动机近场爆轰噪声数值计算

发布时间：2017-08-24 06:25

  本文关键词：脉冲爆轰发动机近场爆轰噪声数值计算

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【摘要】：脉冲爆轰发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)是通过脉冲爆轰波产生周期性推力的新型推进系统,与传统的涡轮发动机相比,具有众多的优点,比如,PDE结构较为简单、热效率高、比冲大、适用范围广等优点,使得PDE在多个国家得到广泛的关注。本文首先对脉冲爆轰发动机的国内外现状进行了分析,阐述了国内外对不同喷管类型PDE外流场、噪声辐射特性实验和数值模拟的进展状况。本文从数值模拟方面对PDE管外流场、噪声辐射特性进行了研究。主要研究内容如下：(1)根据爆轰理论以及相关的计算方法,建立了脉冲爆轰发动机一维内流场和轴对称外流场数理模型,推导了一维和二维CE/SE方法计算格式,进而编程计算,实现了对脉冲爆轰发动机内流场和外流场的数值计算,并通过建立不同观测点对近场爆轰噪声进行了研究分析；(2)建立了脉冲爆轰发动机二维内流场和轴对称外流场数理模型,通过编程计算,模拟出脉冲爆轰发动机管外流场的变化,并得到了近场爆轰噪声指向性特征；(3)建立了带收敛、扩张和收敛—扩张喷管脉冲爆轰发动机的数理模型,并分别进行了CE/SE方法计算格式的推导和编程计算,实现了不同喷管类型对近场爆轰噪声影响的数值模拟,得出了喷管对近场爆轰噪声影响的初期研究结果。本文研究成果对于进一步揭示脉冲爆轰发动机噪声形成机理,降低脉冲爆轰发动机爆轰噪声具有重要的意义。
【关键词】：脉冲爆轰发动机 CE/SE方法 爆轰噪声 噪声辐射 数值计算
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 主要符号表9-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 脉冲爆轰发动机工作过程介绍12-13
• 1.3 喷管对脉冲爆轰发动机影响的研究现状13-17
• 1.3.1 喷管对脉冲爆轰发动机影响的数值模拟研究概况13-16
• 1.3.2 喷管对脉冲爆轰发动机影响的实验研究概况16-17
• 1.4 脉冲爆轰发动机爆轰噪声的国内外研究现状17
• 1.5 数值计算方法介绍17-18
• 1.6 本文主要研究内容18-19
• 2 粘性CE/SE方法及其管外轴对称近场爆轰噪声计算19-39
• 2.1 脉冲爆轰发动机管外近场爆轰噪声轴对称数学物理模型19-20
• 2.1.1 基本假设19
• 2.1.2 控制方程19-20
• 2.2 脉冲爆轰发动机管内流场一维数学物理模型20-21
• 2.3 二维粘性CE/SE方法21-31
• 2.3.1 守恒元与求解元的确定21-22
• 2.3.2 计算格式的推导22-30
• 2.3.3 雅克比矩阵的推导30-31
• 2.3.4 边界条件的确定31
• 2.4 脉冲爆轰发动机爆轰噪声评价参数31-32
• 2.5 管外轴对称近场爆轰噪声数值计算结果与分析32-37
• 2.5.1 计算条件32-33
• 2.5.2 管外流场计算结果及其分析33-35
• 2.5.3 管外噪声计算结果及其分析35-37
• 2.6 小结37-39
• 3 PDE管内外耦合轴对称近场爆轰噪声计算39-47
• 3.1 脉冲爆轰发动机轴对称内外场数学物理模型39-41
• 3.1.1 管外近场数理模型39
• 3.1.2 管内流场数理模型39
• 3.1.3 管内外计算方法及边界条件39-41
• 3.2 管外近场数值计算结果及其分析41-46
• 3.2.1 管内流场计算结果及其分析41-42
• 3.2.2 管外流场计算结果及其分析42-44
• 3.2.3 管外噪声计算结果及其分析44-46
• 3.3 小结46-47
• 4 喷管对脉冲爆轰发动机近场爆轰噪声的影响47-67
• 4.1 不同喷管类型脉冲爆轰发动机理论计算模型47-52
• 4.1.1 坐标变换及控制方程48-50
• 4.1.2 雅克比矩阵50-52
• 4.2 计算结果及其分析52-65
• 4.2.1 收敛喷管的计算结果及其分析52-55
• 4.2.2 扩张喷管的计算结果及其分析55-61
• 4.2.3 收敛—扩张喷管的计算结果及其分析61-65
• 4.3 小结65-67
• 5 总结与展望67-69
• 5.1 总结67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73

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