激波管的研发与RP-3煤油点火延迟特性研究

发布时间：2020-10-11 04:12

　　 低压下燃烧室燃烧效率降低是阻碍冲压发动机工作性能提升的主要原因。考察低压燃烧条件下燃料的点火和燃烧特性,揭示低压条件下燃料的燃烧机理对改善极限工况下燃烧室火焰的稳定性、提高冲压发动机工作升限等具有重要意义。煤油的点火延迟的测量对于燃料的化学动力学机理的简化、反应动力学模型的建立和验证有着至关重要的作用。激波管可以实现的反应压力和温度范围较广,是研究燃料点火延时特性的有效实验工具。本文主要研究内容如下:(1)设计研发了化学激波管,对低压下煤油点火延迟特性进行研究。激波管实验设备由激波管管体、配气系统、压力信号监测系统、光学测量系统等组成。低压段恒温在383K,根据RP-3煤油的分压和吸附曲线确定RP-3煤油的气相浓度;光学窗口开设靠近低压段端盖20mm处,降低燃烧波对实验测量的影响,避免了信号拖尾现象。(2)利用激波管实验设备,根据306.5nm下OH自由基的特征发射光谱信号和低压段端盖附近的压力信号作为燃料点火延迟的判断依据,对RP-3煤油/O_2/N_2混合气在压力为0.1MPa、0.03MPa、0.05MPa、0.01MPa,温度为1113K-1600K、当量比为0.5、1和1.5反应条件下的点火延迟时间进行了测量,考察了温度、压力和当量比对RP-3煤油点火延时特性的影响规律,发现温度的提高、压力的增大以及当量比的降低会缩短点火延迟时间;得到低压下温度、压力、当量比等参数与RP-3煤油点火延迟时间的拟合公式:（?）(3)研究了CO_2对RP-3煤油点火延时特性的影响,首先在控制CO_2的分压力与RP-3煤油/O_2/N_2混合气分压力之比为0%、10%、20%的工况下,测量了固定当量比为1时煤油的点火延迟时间;随后使用CO_2取代部分稀释气体N_2,测量了不同当量比时煤油的点火延迟时间。研究发现,当量比为1时,CO_2分压与RP-3煤油/O_2/N_2混合气分压之比从0%提高到10%以及20%,RP-3煤油混合气点火延迟时间增加;随着温度的降低,CO_2对RP-3煤油混合气的点火延迟所带来的影响增大;当量比从0.5增加到1.5,点火延迟时间对于CO_2含量的敏感度提高。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V235.21
【部分图文】：

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喷射搅拌反应器示意图

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本文编号：2836048