【摘 要】
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爆震燃烧热力循环效率高,且具有自增压、释热快等特点,因而在高超速推进领域具有广阔的的应用前景。基于爆震燃烧的超燃冲压发动机在其燃烧室中实现局部或者完全爆震燃烧,从
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爆震燃烧热力循环效率高,且具有自增压、释热快等特点,因而在高超速推进领域具有广阔的的应用前景。基于爆震燃烧的超燃冲压发动机在其燃烧室中实现局部或者完全爆震燃烧,从而提高发动机推力性能,然而超声速来流中实现爆震可靠起爆与动态稳定传播相对比较困难。本文结合自适应网格加密数值模拟与理论分析,对超声速气流中爆震可靠起爆与传播稳定增强进行了探索研究。为了考虑复杂构型持续热射流对爆震可靠起爆与传播稳定性的影响,进行了扩张流道中嵌入凹腔的复杂构型燃烧室中热射流诱导爆震起爆传播的数值模拟。结果表明:扩张壁面形成的膨胀效应对于促进爆震波面三波点的形成、抑制爆震波传播以及增加波面不稳定性具有重要作用。凹腔内压力振荡具有增强爆震波强度的作用,但是在热射流持续作用下,凹腔的促进作用有限。凹腔和扩张壁面的综合作用下,爆震波传播稳定性增强。并进行了变几何参数研究,得到了扩张壁面倾角、凹腔宽度、凹腔深度对超声速气流中爆震起爆传播的影响规律。为深入分析凹腔与扩张壁面对爆震波传播稳定性的影响,开展了热射流成功起爆后关闭热射流爆震波传播的数值研究。结果表明:爆震波在传播过程中,扩张壁面的存在促使欠驱爆震更易形成,爆震波逐渐衰减,在斜壁面形成的爆震分叉结构进一步加速爆震熄爆。凹腔的存在能够使熄爆爆震波驻定,驻定激波与斜壁面处激波组成的双波结构对于爆震的重新起爆起关键作用。凹腔与扩张壁面的综合作用可实现爆震波在燃烧室内长时间自持传播。并进行了变几何参数的研究,得到了动压对爆震波传播的影响规律。为探究一种实现爆震波动态稳定的方法,开展了多孔抽吸壁面等直管中爆震波起爆传播的数值研究。结果表明:壁面抽吸加速产物膨胀对于弱化横波、改变爆震波波面曲率、抑制爆震波传播发挥重要作用。其抑制爆震波传播作用与热射流的促进作用达到一个平衡,从而实现超声速流中爆震波的动态稳定。通过控制热射流强度或者改变抽吸孔数目等方式可改变爆震波动态稳定的位置。
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