王云, 范玮, 李红宾

(西北工业大学 动力与能源学院, 陕西 西安 710129)

脉冲爆震发动机(pulse detonation engine,PDE)是利用脉冲式爆震波产生推力的新概念发动机[1]。PDE具有热循环效率高、结构简单、推重比大、运行简单等特点，引起了世界各国的广泛关注和积极研究[2-3]。根据是否携带氧化剂，可以分为吸气式脉冲爆震发动机(air-breathing pulse detonation engine,APDE)和脉冲爆震火箭发动机(pulse detonation rocket engine,PDRE)。无阀式PDRE相较于传统的PDRE减少了隔离气体的使用，缩短了循环周期，能够有效提高PDRE的工作频率上限[4-5]。

发动机主爆震室内的爆震波可通过直接起爆、两级起爆和由缓燃向爆震转变(deflagration to detonation transition,DDT)的方式产生[6]。在发动机的实际应用中为减轻发动机质量和降低发动机结构复杂性，主要采用DDT的方式来实现爆震的起始。为加速DDT过程，研究人员通常在爆震管中加装各种形式的障碍物，如孔板、Shchelkin螺旋、凹槽等[7-8]。Ciccarelli等[9]和Gamezo等[10]分别通过实验和数值计算研究了障碍物间距对DDT过程的影响，结果表明障碍物间距等于管径时的效果较好，过小的障碍物间距会抑制爆震波的形成，障碍物间距过大会导致DDT距离增大。Gagnon等[11]和Goodwin等[12]分别通过实验和数值计算研究了阻塞比对火焰加速过程的影响，结果表明障碍物阻塞比在0.3～ 0.6之间可以有效地加速DDT过程，而阻塞比超出这个区间会使DDT距离急剧增大。Li等[13]比较了螺旋凹槽和Shchelkin螺旋对煤油氧气DDT过程的影响，两者都可实现爆震的起始，但没有进行两者DDT距离和DDT时间的差别。此外，Brophy等[14]研究发现使用文式管、渐扩等爆震管前端结构可以提高无障碍物的爆震管中的起爆概率并缩短DDT距离。……