三维爆震引射增推性能数值计算及验证

本文对三维圆形爆震室引射增推性能进行了数值模拟和试验验证。应用数值方法对爆震波衰退为激波后的传播、排除过程进行了多循环模拟,分析了三维爆震波非稳态引射流场的变化过程,得到了与文献一致的结果;对多循环爆震引射过程的瞬时推力、冲量以及爆震室出口的质量流量进行了分析研究;引射喷管在不同位置处时对爆震室的推力增量值进行了对比,发现在引射喷管轴向位置X=0mm处时推力增量达到最大值,试验验证了这一结论。     

Experimental investigation of effect of partial filling on the impulse of pulse detonation engine

Using poor-detonable liquid C8H16/air mixture with low-energy system (total spark energy of 50 mJ) and a new one-step detonation initiation method developed in this study, partial-tube fill experiments have been conducted in a fixed length PDE tube with a fuel/air mixture section of different length, covering a wide range of the detonation tube fill fraction (ratio of fuel/air mixture length to tube length). Impulse was calculated by integrating the pressure differential at the closed end of the tube. Based on the re- sults obtained experimentally, it is found that the fuel-based specific impulse declines when fill fraction increases. On the other hand, the total-mixture-based specific impulse rises as fill fraction increases. A multi-cycle partial-fill model is developed to predict the impulse obtained from a partially-filled detona- tion tube, which is valuable for the optimization of PDE performance.     

基于特征线的脉冲爆震发动机性能估算与结构参数设计

在x-t平面建立了脉冲爆震发动机(PDE)爆震室内爆震波传播过程的物理模型,在此基础上应用特征线算法给出了一种脉冲爆震发动机性能参数估算方法,确定了PDE性能参数与结构参数之间的定量关系,建立了PDE结构参数的设计方法。用算例对不同推力水平的脉冲爆震发动机结构参数进行了设计与分析,为脉冲爆震发动机设计与应用提供理论依据。     

脉冲爆轰发动机近场爆轰噪声特性研究

为探索气液两相脉冲爆轰发动机爆轰噪声形成机理及控制方法,对雾化汽油近场爆轰噪声进行测量分析,建立理论模型并利用时空守恒元/求解元方法(CE/SE)进行数值仿真。结果表明:爆轰噪声主要由冲击噪声和射流噪声组成;冲击噪声在爆轰噪声中占主导作用,并引起爆轰噪声峰值;爆轰噪声峰值与径向距离三次方成反比;在0°、30°、45°和90°方向拟合得到的衰减系数分别为4.3×10-2、3.4×10-2、2.8×10-2和7.0×10-3;脉冲爆轰发动机近场爆轰噪声峰值指向性明显;随着角度的增大,爆轰噪声峰值逐渐降低;随着轴向距离的增加,射流噪声逐渐减小;当轴向距离小于900 mm时,射流噪声衰减速度小于冲击噪声衰减速度,当轴向距离大于1 200 mm时,射流噪声衰减速度大于冲击噪声衰减速度。     

某有阀式脉动喷气发动机的实验研究与数值仿真

为了研究某亥姆霍兹型有阀式脉动喷气发动机的工作特性在已有实验台基础上完善了实验台和测试系統。在发动机自吸油的情况下,对动机进行了多次的点火启动实验,测量了有关发动机的壁温、燃气压力以及其他相关特性参数。而后研究了在改变油箱高度从而间接改变发动机自吸油流量的情况下,供油流量大小对发动机燃气压力以及其他参数的影响。实验结果表明随着燃油流量的增加发动机的燃气压力随之升高,壁温和其他参数的值也相应的发生了变化。此外,建立了发动机的三维模型別用CFX软件对发动机的燃烧过程进行了仿真计算。仿真计算得到的结果与实验的结果较为吻合,从而也验证了计算模型的正确性。     

新爆轰模型及其实验验证

从理论、实验和应用三方面论证了作者提出的LADM爆轰模型（Least Action Detonation Model,LADM）.经典爆轰理论CJ模型和ZND模型（简称CJ-ZND模型）是忽略输运效应的一维层流模型.LADM模型用熵原理确定爆轰过程终点,用Hamilton原理确定从炸药到终点的真实爆轰过程,除化学反应外还考虑了输运效应和爆轰产物粒子的复杂运动.X光照片显示,爆轰波反应区后存在一个静止区域,与LADM模型的理论分析结果相符.LADM模型可以描述乳化炸药的压力分布.     

详细化学反应模型中温度修正项特性研究

本研究主要讨论了爆轰过程中混合气体比热比的变化、详细化学反应模型中温度修正项的函数表达形式、以及活化能对化学反应动力学特性的影响.通过对传统Arrhenius定律的分析完善,提出了具有温度指数修正的总包一步爆轰计算模型.采用几个常用的爆轰计算模型,对满足化学当量比的H2/Air混合气体,开展了爆轰特性的数值模拟对比研究.计算结果表明,新提出的爆轰计算模型能够得到的胞格尺度与实验值符合良好,首次实现了爆轰波胞格尺度的定量数值模拟.论文进一步建立了总包反应模型与详细化学反应模型之间的关系,讨论了详细化学反应模型中温度修正项的物理意义.     

计算炸药爆速的新方法

根据化学动力学原理和炸药爆轰反应机理 ,发展了一种根据炸药分子中原子的种类和数目及装药密度计算炸药爆速的新方法 对大量炸药的计算结果表明 ,爆速计算值与实验值的一致性令人满意 本方法的提出 ,不仅提供了一种计算炸药爆速的新方法 ,而且对探索新型高能炸药具有一定的指导意义     

发动机内可逆变温换热循环的研究

基于发动机热力循环变温吸热和放热的特点,建立了内可逆变温换热循环的有限时间热力学模型,推导出性能的计算式,以及循环功率与热效率的制约关系,并给出了性能优化的条件.应用这些优化条件,可以确定发动机的工作参数,从而获得最优性能.模型考虑了发动机实际循环工质吸、放热过程温度变化的因素,比现有的等温换热循环有限时间热力学模型更接近实际循环,模拟精度更高.模型适用于各种发动机的热力循环.     

软开关逆变器离散脉冲调制性能

为了提高软开关逆变器的性能,分析了软开关逆变器离散脉冲调制方法,导出了实现软开关逆变技术离散脉冲调制必须满足的最基本条件。提出了一种新型软化SPWM调制算法,研究了调制算法中各参数之间的关系,给出了调制参数变化范围及边界条件。分析了调制参数对软化SPWM调制策略及逆变器性能的影响,并进行了谐波分析。结果证明了理论分析的正确性。     

混合气压力对爆震波特征参数的影响规律

在混合气当量比一定的条件下，采用平衡常数法对烃-空气系统的爆震燃烧产物的平衡温度、平衡压力及爆震波速进行了计算及比较。在此基础上研究了混合气压力对爆震波特征参数的影响规律。结果表明：在同一当量比下，平衡温度和爆震波速随混合气压力变化规律一致，随着初始压力的增大而增大，逐渐趋于一最大值。平衡压力与初始压力呈线性增大。同时，对于不同燃料，分子量越大，其平衡温度、平衡压力就越大。     

脉冲爆震发动机热力循环性能分析

分析了混合气体中燃烧产生的爆震波的传播机理,建立了爆震波传播过程中参数的基本关系。在不同进气增压比条件下,对爆震波的特性参数进行了计算,得出了爆震波前后气流参数的变化关系;并计算了爆震燃烧循环过程的热效率和爆震燃烧不可逆过程中熵增随爆震波前马赫数的变化规律。最后将爆震燃烧循环与布莱顿循环、甘福利循环进行比较,结果表明：爆震燃烧循环具有更高的有效循环功和循环热效率。     

吸气式汽油／空气脉冲爆震发动机组合气动阀研究

研究了一种高性能吸气式脉冲爆震发动机（PDE）气动阀。将钝体和旋流两种气动阀串联安装在PDE进气道内,通过改变气动阀和喷嘴位置,构成多种组合气动阀。实验表明：组合气动阀能够产生连续的爆震波;上游钝体气动阀和下游旋流气动阀的组合效果最好;组合气动阀的爆震燃烧性能优于单个气动阀;钝体气动阀优于旋流气动阀。研究结果对开发新式...     

车辆发动机多风扇散热器性能研究

为了提高车辆发动机散热器的散热性能,将某乘用车发动机的单风扇散热器改装成多风扇散热器,利用FLUENT软件对改装前后散热器的流场与温度分布进行分析,并比较两种散热器的功耗。结果表明,将车辆发动机中的单风扇散热器改装为多风扇散热器后,风扇流场的分布范围更大,流过散热器的冷却风量更多,散热器各部分的温度分布更均匀,避免了扁管的局部积热;多风扇散热器冷却效果提高的同时,风扇功耗也略有降低,入口水温为366.15K时,改装后散热器出口水温降低了1.22K,散热量增加了6.7679kW,风扇功耗略有降低。     

迟脉与数脉的心功能对比

检测了53例迟脉和58例数脉患者的心功能,结果显示,两组患者均有左心功能损伤,迟脉组总外周阻力增高,血流缓慢;数脉组总外周阻力降低,血流加速,与正常对照组均有显著差异.因此,导致迟脉患者表现寒证,而数脉患者表现虚证.     

单循环脉冲爆轰发动机的数值模拟

对高温火团引发的甲烷-空气混合气体的爆轰过程及管内、外流场做了二维轴对称数值模拟,考虑了CH4-O2-N2的详细化学反应动力学机理,该机理包含了19个基元反应和14种组分。采用分裂格式处理带化学反应的Navier-Stokes方程,使用改进的波传播方法求解流场,使用基于隐式Gear算法的微分方程解法器求解化学反应过程。模拟结果显示了爆轰波在管内的成长、稳定传播、进入喷嘴后衰减为激波以及进入外流场的全过程。还对轴线上的压力分布和封闭端的推力等进行了讨论,为脉冲爆轰发动机的开发研制提供信息。     

新型逆变式高压脉冲引弧器的研制

针对微机控制的钨极脉冲氩弧焊在引弧时控制系统容易受到干扰的问题,研制了一种新型高压脉冲引弧装置。在主电路拓扑结构上采用特殊的输出变压器构成逆变升压电路,在控制电路上实现了单脉冲引弧,改变了传统的高压脉冲中叠加高频成分的设计,这样既保证了可靠引弧,又减少了对微机控制系统的干扰,使引弧装置的体积和成本大大降低。在50 m加长电缆的工作条件下,引弧距离可达10~12 mm,同时也能实现微机控制系统的可靠工作。     

一种新的超宽带脉冲设计方法与性能分析

讨论了基于粒子群算法设计的超宽带脉冲,对设计脉冲的UWB系统性能进行了分析.依据FCC辐射掩蔽,对一组正弦高斯函数进行加权组合,通过粒子群优化算法选取组合系数得到新脉冲,对采用设计脉冲的系统性能分别从单链路误码率、多址性能、链路预算3个方面进行仿真比较.结果表明:与Schlotz脉冲、随机组合脉冲相比,基于粒子群算法设计的脉冲具有更好的误码性能和传输性能.     

T型管内爆轰流场演变的数值模拟

基于带化学反应的二维Euler方程,对2H_2/O_2/Ar系统在T型管内的传播进行了研究。用二阶附加半隐的RungeKutta法和五阶WENO格式分别离散欧拉方程的时间和空间导数项,采用9组分48步基元反应简化模型描述爆轰波分别在静止系统和流动系统中传播过程,得到了爆轰流场纹影、压力及数值胞格结构。结果表明:爆轰波进入水平管的爆轰波左右两侧发生衍射,导致爆轰波熄灭。诱导激波与上壁面碰撞反射诱导左右两侧爆轰波重新起爆,横向爆轰波阵面的小扰动进入马赫波,强度逐渐放大,最终波阵面上出现胞格结构。由于下壁面拐点附近出现爆轰"死区",下壁面爆轰波的产生比上壁面稍晚。     

基于多进程的爆轰计算程序设计与性能研究

通过对某具有代表性的基于基元化学反应的串行爆轰计算程序的编制思路和结构进行分析,发现程序中对化学反应的求解花费了大量的计算时间,对程序中这部分进行了基于多进程的并行化处理,并进一步考核了并行化后程序的可靠性和计算效率。结果表明并行化处理后的程序在计算气相爆轰问题时是可靠的。对程序的简单并行化处理,可以充分利用多核电脑及计算机集群等多进程的优势,极大地提高程序的计算效率,达到“四两拨千斤”的效果。