旋转爆震燃烧室轴向和周向长度对其出口流场压力和温度的影响*
2018-07-03周胜兵
李 帅,王 栋,严 宇,洪 流,周胜兵,马 虎
(1.南京理工大学机械工程学院,江苏 南京 210094; 2.西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室,陕西 西安 710100)
相比于传统等压燃烧方式,爆震燃烧具有熵增低、自增压及热循环效率高的优点。旋转爆震发动机(rotating deronation engine, RDE)正是以爆震燃烧推进为动力的一种新概念发动机。它利用爆震波在环形燃烧室内的一端连续旋转传播,爆震产物从另一端开口处高速排出并产生连续推力。由于RDE没有压气机、涡轮等转动部件,故相比于传统发动机,具有结构简单、研制成本低的特点,并且还具有大比冲、高推重比、宽工作范围等众多性能优势,对于开发新型高效航空航天发动机极具吸引力[1-3]。
近年来,国内外学者对爆震燃烧室的流场特性和爆震旋转机理等进行了探索和研究,并取得了一定的进展[4-18]。Hishida等[5]分析了小尺寸(3~6 mm)燃烧室内进口压力、马赫数和温度对连续旋转爆震装置性能的影响,为狭窄窗口内稳定爆轰条件的设定提供了指导,但是该结果不适用于较大尺寸的爆震燃烧室。Yamada等[6]得出3 mm×3 mm小尺寸爆震燃烧室内实现连续旋转爆震的入口滞止压力范围为2.6~2.7 MPa,并且该范围的确定依赖于燃烧室尺寸。Davidenko等[7]采用二维欧拉方程模拟了连续爆震波火箭发动机(CDWRE)燃烧室,研究了CDWRE燃烧室几何参数对其内部流场和比冲等性能的影响。姜孝海等[8]基于二维Euler方程,采用H2/Air的9组分19步基元反应简化模型,从点火燃烧到发展成旋转爆震的过程进行了数值模拟,讨论了流场中爆震波、间断面、激波与内外壁面折射或反射,从而形成了多个激波相交的波系特征。……
