静止、流动空-燃混合气的高能点火研究

在脉冲爆震发动机的实际应用中,高能点火相对于传统的点火方式有利于减少延迟时间、上升时间,缩短爆燃向爆震的转变距离。实验结果显示对于静止混合气延迟时间通常可以减少3倍,对于流动混合气(0.35 kg/s)延迟时间减少超过4倍,并且可以得到其他一些性能上的提高。进一步实验证明,如果反应物的化学当量比合适,则存在一个与其最适应的点火能量可以使爆燃向爆震的转变距离最小。     

等离子体低压电极孔对点火起爆的影响

针对以低温等离子体点火起爆的脉冲爆震发动机,研究放电区体积不变,低压电极孔对点火触发爆震发展过程的影响. 以丙烷为燃料,空气和纯氧为氧化剂,充分考虑其详细化学反应动力学机理,将低温等离子体放电区等效为高温高压火核,利用Fluent软件,对不同低压电极孔数和直径的5种点火器结构,进行点火起爆过程数值模拟. 结果显示,低压电极孔数多、直径大,初始阶段放电区压力和温度下降快;爆震管内轴向初始火焰体积随低压电极孔面积增大而减小、火焰传播速度变慢,爆震波峰值压力增加缓慢,DDT时间大幅增加;低压电极孔面积越小,越有利于触发爆震;对多循环工作的PDE,需合理设定低压电极孔数和直径,以获得良好的点火起爆特性.      

煤层气发动机电控点火系统设计

针对传统点火系统不能保证煤层气发动机在气源参数和负荷发生变化时稳定运行的现状,设计了一套电控点火系统,阐述了该控制系统设计方案、系统结构、软硬件设计方法及其功能.该系统以爆震信号作为反馈信号,实现了发动机最佳点火提前角的闭环控制,能有效防止发动机爆震、进气管回火、排气管放炮,确保发动机安全、高效、洁净地运行.     

激波和爆震波在U形管中传播过程模拟

为缩短爆震室轴向尺寸,并满足爆燃波向爆震波转变(DDT)或激波向爆震波转变(SDT)距离的需求,采用曲管爆震室代替直管爆震室来研究曲管中的爆震特性。应用数值方法对激波在U形管中传播、加速过程,SDT过程以及爆震波在U形管中的传播过程进行了模拟。U形管的曲率直径和入射激波强度对SDT有很大影响,较小的曲率直径对SDT有较大的促进作用;在入射激波速度大于960 m/s,曲率直径小于78 mm时,激波可以成功向爆震波转变;爆震波在弯管段形成后,向上游和下游两个方向传播,传播的速度和压力均不同;向上游传播的爆震波可以显示出"三波点"的运动轨迹;弯曲光管对爆震波在短距离内形成是有利的,可以用来作为预爆管。     

燃油喷射汽车发动机爆震传感器信号处理电路的设计与实现

通过对汽车发动机爆震传感器信号的分析,得出燃油喷射汽车发动机发生爆震的检测电路,从而控制点火提前角,使汽车工作在爆震的临界点,提高发动机的热效率,动力性和经济性.     

环形爆震室引射增推试验研究

对爆震室的填充比、引射喷管的种类、轴向位置、长度等参数对环形爆震室引射推力增量的影响进行了试验研究分析。研究发现直引射喷管和直-扩引射喷管都是在轴向位置X=0 mm处时增推效果最好;直-扩引射喷管对爆震室的引射推力增量比直引射喷管的推力增量大;直引射喷管长度为590 mm时推力增量最大,直-扩引射喷管长度为690 mm时推力增量最大,推力增量最大值分别为25.9%和40.1%。     

不同压缩比对湍流射流点火发动机性能和爆震影响的试验研究

本文基于一台四冲程单缸发动机开展了不同压缩比对湍流射流点火(TJI)汽油发动机性能和爆震特性的影响研究,试验所采用的压缩比为9、11、13和15,在每个压缩比工况下对不同过量空气系数λ进行研究．结果表明,高压缩比可以拓展湍流射流点火汽油发动机的稀燃极限,压缩比15工况下,可以实现λ=3稳定燃烧．增大压缩比并配合预燃室喷油可缩短发动机燃烧的滞燃期和燃烧持续期,进而提高射流点火发动机燃烧效率．1.4<λ<1.9时,随着过量空气系数增加,主燃烧室内混合气变稀,滞燃期和燃烧持续期在低压缩比工况(CR=9、11、13)呈上升趋势,此时主燃烧室混合气浓度对燃烧过程的影响占主导作用;但是随着压缩比逐渐升高至15,滞燃期和燃烧持续期的上升趋势不再明显;而当λ>1.9时,主燃烧室混合气过于稀薄,此时预燃室射流火焰对主燃室燃烧的影响增强．试验还发现,射流点火发动机和普通火花塞点火发动机在压力振荡方面存在较大差异,射流点火发动机的压力振荡从燃烧初期阶段开始一直持续到燃烧结束,这主要是由于高温射流对主燃室多点点火造成的压力振荡．在高压缩比和较浓混合气工况下,射流点火发动机可能还会发生早燃,因...     

丙烷/空气低温等离子体点火起爆数值研究

为研究脉冲爆震发动机低温等离子体点火起爆机理, 充分考虑丙烷/空气详细化学反应动力学机理, 将低温等离子体点火器放电区等效为高温高压热核, 利用FLUENT 软件内置的层流有限速率化学反应模型, 对脉冲爆震发动机低温等离子体点火后由缓燃转爆震(DDT)的过程进行模拟, 并对该过程进行详细分析。实验结果表明, 将低温等离子体点火器简化成一定压力和温度的火核进行数值模拟是可行的, 压力接近常压, 壁面温度为常温更合理。数值模拟的爆震波发展时间小于实验结果, 考虑到实验时有点火延迟和测量误差, 可以认为实验值符合数值模拟时火核为常压、壁温为常温的计算结果。     

爆震波形成过程试验研究

对三种不同结构(小环形、大环形、圆形)的爆震室进行不同参数的爆震试验,研究爆震波的形成过程。发现小环形爆震室在可燃混合物当量比φ≥1.1、大环形爆震室和圆形爆震室均在当量比φ=1.2时,无论有无孔板,爆震波都会在爆震室封闭端附近形成。预燃室环形聚心火焰点火方式,集预燃室两步起爆法、环形火焰聚心和激波聚焦原理、弯管加速火焰法于一体的点火起爆方式,加速了爆震波的形成过程。     

新型气溶性射流喷嘴设计与数值模拟

针对传统高压水射流清洗耗水量大,能耗和运营费用高、清洗后的废液需要处理才能达到环保要求的缺陷,提出了新型射流清洗方式—气溶性射流.对新型气溶性射流喷嘴进行了结构设计,得到了喷嘴混合室直径、喉部直径、出口直径、收缩段长度以及扩张段长度等关键参数,并对新型喷嘴内外气液二相流场进行了深入计算与分析.结果表明,气液二相流雾滴在喷嘴轴线上速率随气流入口压力增大而增大,在喷嘴喉部速率变化率最大,在喷嘴出口处速率达到最大;当扩散角为10°时,射流扩散较慢,内部扰动和摩擦损失较小;当收缩角为30°时,气液二相流流动性较好,能量损失较小;粒径较小雾滴沿轴线方向速率变化较大,当喷射距离为35mm时,气液二相流雾滴速率达到最大值.     

乙醚-铝粉-空气混合物燃烧转爆轰的实验研究

在长为32.4m、内径为0.199m的大型长直水平管道中对乙醚-空气混合物、乙醚-铝粉-空气混合物的燃烧转爆轰(DDT)过程进行了实验研究.对多相混合物弱点火条件下的DDT过程不同阶段的特征进行了分析,并对不同浓度时混合物的燃爆情况进行了比较.结果表明,质量浓度为295g/m3的乙醚-空气混合物与质量浓度分别为314,230g/m3的乙醚-铝粉-空气混合物在管道末端测点范围内均能够形成自持爆轰.     

连续点火诱导爆轰的数值研究

使用带基元化学反应的多组分Navier-Stokes方程,数值研究了多点连续点火过程诱导氢气-空气预混合气体的爆轰过程.计算结果表明,点火时序的变化可以显著影响预混气的爆轰引发特性.适当的加速连续点火过程可以诱导爆轰的形成,且随着点火过程的加速,爆轰的形成时间和距离均有所缩短;减速或过快的连续点火过程则不能诱导爆轰的形成.     

Exploratory study on new pulse detonation engines

The worldwide progress in studies on pulse detonation engines (PDE) is briefly reviewed and some results of our exploratory study on PDE are presented. Analysis of thermodynamic cycle is made and the specific impulse formula is improved. A proof-of-principle experiment of a two-phase PDE is successfully carried out, using poor-detonable liquid C8H16/air mixture with a low-energy system (total spark energy of 50 mJ) and a newly developed one-step detonation initiation method. The measured detonation wave pressure ratio is very close to that of C-J detonation. The effects of length, diameter and detonation frequency on PDE performance are experimentally investigated. For liquid hydrocarbon fuel/air mixture, the PDE operation is successfully realized with an engine length of 1000 mm and detonation frequency up to 36 Hz, which has made an important step toward practical PDE. The developed code can be used for simulating PDE operation processes including deflagration to detonation transition (DDT) phenomenon. The numerical results are in good agreement with the experimental ones.     

水平粉尘爆轰管上的扬尘方法研究

为新建成的内径158mm、长23m水平粉尘爆轰管发展了一种新的扬尘技术,并在此爆轰管上进行了弱点火条件下微细铝粉——空气混合物的爆轰波实验研究。结果表明,这种扬尘方法结构简单、操作方便、可靠性好、均匀性与悬浮时间等扬尘特性也满足实验要求。     

Direct observations of reaction zone structure in shock-induced ignition of methane air mixture

Ignition of methane/air mixture by the passage of a shock wave is an important issue for understanding more details of its gaseous detonation. The experiments of shock-induced ignition of stoichiometric methane/air mixture were conducted on a shock tube platform, The reaction zone structure in weak and strong ignition cases were investigated by digital chemiluminescence imaging and planar laser induced fluorescence （PLIF） techniques. Due to smaller gradients in induced time in weak ignition, which provided more time to nonlinear chemical reaction process, the results show that the reaction structures are highly nonuniform in those weak ignition cases, which become more regular while induced shock waves become stronger. In strong ignition case, it gives a typical detonation structure. The characteristics of reaction zone released by single-pulsed OH PLIF technique agreed well with other experimental measurements in this paper and were also in accord with the conclusions of previous researches. The successful implementation of the PLIF system has explored a new high temporally and spatially resolved method for the study of interaction between shock wave and gaseous matter in shock tube.     

可燃气体爆燃转爆轰问题的研究

文章首先介绍了一种用于可燃气体爆燃转爆轰研究的实验方法,阐述了该方法的优点及前景。依据实验结果得到了DDT火焰的2点特性,建立了一个DDT火焰结构的模型,并且据此解释了DDT火焰加速传播,以致产生超趋爆轰的机理。     

多重命中弹药激光同步起爆技术探讨

该文提出一种新型火炮引信技术思想，阐述了研究弹药多重命中体制的意义。探讨激光同步起爆技术的优点，计算了激光发射器功率和点火火药的能量匹配关系，计算和实验工作为激光同步起爆技术的进一步研究奠定了基础，该命中体制的应用为提高小口径弹药的威力提供新的思路，也可应用于其它武器系统中。