爆震室长度对反传影响的数值研究.pdf

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1、航空学报May252013V01．34No．51001-1008ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000—6893CN11-1929／V一===============================================一http：Hhkxb．buaa．educahkxb@buaa．educn爆震室长度对反传影响的数值研究彭畅新，王治武，郑龙席*西北Z--业大学动力与能源学院，陕西西安710072摘要：对吸气式脉冲爆震发动机(APDE)的反传进行了数值研究，分析了反

2、传的形成及传播特性，得到了爆震室长度对反传的影响。结果表明：反压能够影响整个进气道，缩短爆震室长度有利于降低反压强度。要使反压强度大幅下降，爆震室长度需要大幅缩短。爆震室长度较长时，增长爆震室长度对反压强度影响不大，但会延长迸气道的泄压时间。反压会造成进气道内流动反向，反流速度随着爆震室长度增长而增大，爆震室较短时这个趋势更加明显。反传燃气的影响区域明显小于反传压力，当爆震室长度缩短到一定程度时，燃气不会传人进气道。爆震室长度较长时，爆震室上游与迸气道下游之间的流道内会出现燃气分布不连续的现象。关键词：爆震；发动机；爆震室

3、长度；反传；数值分析中图分类号：V231．22文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)05—1001一08脉冲爆震发动机(PDE)是一种利用间歇式爆震波产生的高温高压燃气来产生推力的新概念发动机口。]。按照是否自带氧化剂，PDE可分为脉冲爆震火箭发动机(PDRE)和吸气式脉冲爆震发动机(APDE)两种。吸气式脉冲爆震发动机的进气道必须为爆震室提供连续稳定的来流，所以其不能完全封闭。但爆震形成时爆震室内的压力远高于进气道内的压力，所以压缩波及燃气会向上游进气道传播。反传压缩波及燃气不仅影响进气道的正常工作，也会

4、降低发动机的推进性能。不管是作为单独的推进装置，还是与传统的推进系统组合，降低吸气式脉冲爆震发动机的反传是其走向工程应用必须解决的问题。一些学者的研究中涉及到了反传的问题一”15]。Gustavsson等口3研究了反压对一个外压式进气系统的影响，通过旋转阀模拟波动的反压。Nori等[41研究了周期性的反压对一个二维混合压缩进气道的影响，通过在出口截面喷入空气来模拟脉动的反压。Cooper等[5j进行了一系列推力壁开孔情况下的单循环试验，研究了推力壁阻塞比对比冲的影响。Ma等口1针对Brophy等[7]的试验模型进行了数值研

5、究，指出必须减小进气道与燃烧室之间的相互作用以改善进气道反压过大的问题，从而避免发动机不起动。他们的后续研究[83还表明应该控制好主爆震室与“起爆器”之间的流量，为燃烧室和进气道提供有效的气动隔离。Rasheed等[91在其爆震室与涡轮相互作用的试验中指出，无阀结构使得燃烧产物向上游传播，影响多管的工作。Ripley等[10]通过研究爆震室与稳压腔的相互作用评估了理想PDE的性能，结果表明进气道的脉动程度取决于进入发动机的质量流量。李建中等口¨的三管气动阀式PDE试验收稿日期：2012·06—19；退修日期：2012-09

6、-23；录用日期：2012—12—02；网络出版时间：2012—12-0609：38网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／111929．V201212060938．001html基金项目：高等学校博士学科点专顼科研基金(201t6102120027)；陕西省自然科学基金($2010JC3660)*通讯作者Tel．：029—88460756E-mail：zhenglx@nwpu．educn引臻裕武tPengCX．WangZW。ZhengLx．Numericalinvestigationofeffect

7、ofdetonationchamberlengthorlback—propagation．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2013。34(5)：100I一1008．彭畅新。I治武．郑龙席．爆震室长度对疑传影响的数值研究航空学报，2013，34(5)：100

8、一1008，1002航空学报May252013Vol34No5表明倒流高温燃气经共用进气道进入其他爆震室将会严重影响多管的匹配工作。袁成等‘123的六管吸气式脉冲爆震发动机试验也表明应降低由于反传引起的多管之间的相互影响。李建中m

9、1和郑殿峰[1胡等对气动阀的爆震、阻力等特性进行了详细的研究，旨在获得合适的单向阀。温玉芬等[151对某气动阀式PDE亚声速进气道进行了试验和数值研究，分析了进气道在冷流条件和点火条件下的流场结构和工作特性。研究结果表明：爆震波在进气道进口平面形成的压力扰动会逐渐向上游传播，导致进气道进口出现高速整体倒