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氢气/空气非预混旋转爆轰波形成与传播特性

2021-05-08金杉孟庆洋赵宁波郑洪涛李智明

哈尔滨工程大学学报 2021年3期

金杉, 孟庆洋, 赵宁波, 郑洪涛, 李智明

(哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

旋转爆轰燃烧室(rotating detonation combustor, RDC)是一种同轴圆环腔结构的新型增压燃烧室,反应物从进气端喷入,连续旋转爆轰波在环腔内沿周向自持传播,爆轰燃烧产物由出口排出[1-2]。与脉冲爆轰燃烧室相比,RDC具有单次起爆、工作连续、排气参数稳定、结构紧凑等诸多优点,在未来航空航天与舰船动力推进领域具有广阔的应用前景。

有关旋转爆轰燃烧的研究最早可追溯到20世纪50年代,Voitsckhovskii[3]通过速度补偿法率先在圆盘形实验装置中成功捕捉到了旋转爆轰波的存在。近年来,随着先进测试设备与光学诊断技术的快速发展,国内外有关旋转爆轰燃烧试验的研究日益深入。Deng等[4]、Anand等[5]、Zhou等[6]、Li等[7]、Goto等[8]、Wang等[9]、Bohon等[10]分别利用高频压力传感器或高速摄像机对旋转爆轰燃烧现象进行了测量与拍摄,得到了不同条件下的旋转爆轰波传播特性参数与模态变化规律。Rankin等[11-12]采用激光诱导荧光法分析了旋转爆轰燃烧室内的典型波系结构,发现适当提高空气流量可以增加爆轰波高度,但并未对爆轰波的形成过程进行描述。

为进一步了解复杂来流条件下旋转爆轰波的形成、传播以及湮灭的物理机制,研究人员在旋转爆轰燃烧试验研究的基础上,开展了一系列数值模拟分析。Frolov等[13]、Gaillard等[14-15]以及Sun等[16]数值模拟了预混与非预混喷注条件下的旋转爆轰波结构,讨论了预混与非预混喷注结构对旋转爆轰波传播模态的影响。……

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