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1、第一屆爆轟與爆震發(fā)動(dòng)機(jī)研討會(huì)脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)多次循環(huán)的外流場(chǎng)研究InvestigationsonExternalFlowFieldofMulti-cyclePulseDetonafionEngine歸明月。范寶春，于陸軍，南京理工大學(xué)瞬態(tài)物理實(shí)驗(yàn)室，guimingyue@yahoo．∞m．∞GUIMing-yue,FANBao-chun，YULu-jun，LabofTransientPhysics，NanjmgUniversityofScienceandTechnologyAbstract：UsingYA-16high-speedphotographtechnique,aseriesofexp
2、erimentalshadowgraphimagesoftheexternalflowfieldofmulti-cyclepulscdetonationengineforhydrogen／airWel'erecorded．BasedOnthetwo-dimensionalaxisymmetrieNavier--StokesequationscouplingwitIIchemicalreactions,thisphenomena嘲numericallystudiedbyusingwave：propagationalgorithm．Thenumericalresultswe忙treatedbyu
3、singcomputationaloptics,whichwereingoodagreementwitlltheexperimentalimages,Theresultsshowthatexitingthetubeduringthefirstcycle,thedetonationW'aVedecaystothesphericalshockWaVeandthesuspendedshockinthedetonationproductisformedduetothePrandtl-MeyerflowmtheexitDuringthesecondcycletheflowfieldbehindthed
4、ecayedshockwaVehassomevelocity,whichcausfstheleadingshockgourd-shaped．摘要：以等當(dāng)量比的氫氣，空氣為研究對(duì)象，利用YA-16多閃光高速照相機(jī)對(duì)脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)多次循環(huán)的管外流場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。基于多組分的二維軸對(duì)稱Navier--Stokes方程，采用波傳播算法對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬，并用計(jì)算光學(xué)對(duì)數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了處理，得出的計(jì)算陰影圖和實(shí)驗(yàn)陰影照片比較l吻合。結(jié)果表明，第一次循環(huán)中的爆轟波溢出管外后，衰減成半球形的激波，同時(shí)出口處的Prandtl-Meyer流使泄出的爆轟產(chǎn)物內(nèi)形成懸吊激波，在第二次循環(huán)時(shí)，由于衰減后的前導(dǎo)激
5、波前方的介質(zhì)有一定的速度，使褥前導(dǎo)激波發(fā)展成葫蘆形。l引言脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)(puIsedetonationengine，PDE)是利用燃#}／空氣混合物的爆轟原理來(lái)產(chǎn)生推力的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)的第二個(gè)循環(huán)起爆時(shí)．管內(nèi)氣體具有一定的正向速度，在封閉端附近形成連續(xù)的膨脹波lII，隨后，爆轟波溢出爆轟管時(shí)產(chǎn)生的膨脹波抵達(dá)封閉端，在此膨脹波和封閉端附近本身膨脹波的共同作用下，推力持續(xù)下降，此外，管外復(fù)雜流場(chǎng)中的禍與激波的作用田，還會(huì)導(dǎo)致推力的振蕩，所以研究多循環(huán)管外流場(chǎng)結(jié)構(gòu)具有必要性?？梢暬谋Z外流場(chǎng)，可形象地說(shuō)明多循環(huán)爆轟外流場(chǎng)的發(fā)展過(guò)程和結(jié)構(gòu)差異
6、。國(guó)內(nèi)、外對(duì)于爆轟流場(chǎng)的可視化主要集中于單次PDEl卅。G．Aaronl31等利用幀頻為i08的攝影系統(tǒng)，拍攝了不同燃料當(dāng)量比和充氣比例對(duì)應(yīng)的管外流場(chǎng)陰影照片，但未能拍攝鰣外流場(chǎng)巾懸吊澈波的發(fā)展過(guò)程。丸Daniel幫4I研究不同排出器尺寸對(duì)單次PDE性能影響時(shí)，拍攝到了外流場(chǎng)巾的懸吊激波，但對(duì)其產(chǎn)生機(jī)理和發(fā)展過(guò)程沒(méi)有進(jìn)行討論。國(guó)內(nèi)，李輝煌，楊基明等15l等和用雙曝光全怠干涉方法拍攝了爆轟波通過(guò)擴(kuò)張管的實(shí)驗(yàn)照片，但沒(méi)有對(duì)擴(kuò)張管外流場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。另外，火焰自發(fā)光會(huì)嚴(yán)重影響照片的分辨率。因此，關(guān)于多循環(huán)爆轟管外流場(chǎng)的時(shí)序分輻照片，則迄今尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。14本文以等當(dāng)量比的氫氣／空氣為研究對(duì)象，采
7、用高速陰影照相技術(shù)對(duì)多循環(huán)爆轟PDE的外流場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。利川多組分Navier--Stokes方程對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬，．弗根據(jù)計(jì)算結(jié)果，通過(guò)計(jì)算光學(xué)進(jìn)一步得到流場(chǎng)的計(jì)算陰影圖，和實(shí)驗(yàn)陰影照片進(jìn)行了分析比較，以驗(yàn)證數(shù)值結(jié)果的可靠性，同時(shí)對(duì)脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)前兩次循環(huán)管外流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)差異進(jìn)行了分析．2實(shí)驗(yàn)研究本文用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖I，由爆轟管、測(cè)量控制系統(tǒng)、光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)和壓力測(cè)量系統(tǒng)組成．爆轟管的內(nèi)徑為30mm，長(zhǎng)
