基于谐振腔热声耦合的大于100Hz高频爆震波产生方法与机理研究
结题报告
批准号:
51176158
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
范玮
依托单位:
学科分类:
E0604.燃烧学
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
张群、李江红、严宇、王可、陈巍、朱旭东、杨秉玉
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中文摘要
新概念推进装置脉冲爆震发动机(PDE)以其热效率高、结构简单等理论优势,已成为世界各国动力领域的研究热点。但由于受到隔离介质填充、点火和起爆方式等因素的限制,目前PDE工作频率很低,制约着其性能的提高。本项目拟通过谐振腔内热声耦合来产生高频爆震波,其潜在优势在于不需要在两次循环之间填充隔离介质,也不必每个循环重新点火,可以在短距离内快速起爆,从而简化点火系统、供应系统乃至整个动力系统,并大幅度提高工作频率至几百甚至上千赫兹。本项目以试验研究和理论分析相结合,探索在热声耦合条件下产生高频爆震波的方法,研究热声耦合条件下以下因素:1)谐振腔结构形式;2)供给因素如供给流量、供给频率和供给方式等;3)点火因素如点火位置、点火能量和点火时机等对爆震波产生的影响,揭示热声耦合条件下爆震产生的机理,加深对热声耦合相互作用机理的认识,为高频PDE提供关键技术储备,还可尝试用于脉动燃烧,提高其热循环效率。
英文摘要
爆震发动机具有热循环效率高和结构简单等潜在优势,可以作为一种未来高性能的空天动力装置。由于脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine, 简称PDE)依靠周期性的爆震波提供动力,因此其工作频率对发动机的工作特性有着重要影响。探索短距离、低损失的起爆方式,实现PDE高频率稳定工作对提高发动机的推力性能和工作效率具有重要意义。.本项目旨在设计合适的谐振腔结构,探索利用热声耦合获得高频爆震波的控制方法,并研究爆震波的形成规律,为高频PDE研究提供关键技术储备。对此开展了大量的理论和实验研究,取得以下成果:(1)设计了稳定工作的机械式旋转阀,实现了反应物的高频供给;(2)研究了谐振腔形式爆震管的冷态特性,得到了供给方式对压力振荡的激励作用规律;(3)针对各种谐振腔结构形式开展了热态点火实验,得到了多种爆震波形成方式,同时验证了进气激励可以缩短起爆距离;(4)在合适的谐振腔结构和供给点火条件下,得到了稳定的高频爆震波及其控制方法,同时研究了点火位置、谐振腔结构、可燃物当量比等因素对工作稳定性的影响;(5)测试了谐振腔式PDE的壁面温度,研究了工作状态与壁温间的相互关系;(6)测试了谐振腔的内流场,得到了多种工作形式下,谐振腔内爆震波的形成过程和起爆规律;(7)研究了谐振腔式PDE排气特性,对谐振腔的排气过程作了进一步阐述。以上研究获得了谐振腔式PDE高频稳定工作的控制方法,提出了可以实现爆震波短距起爆的新思路,推进了高频PDE的工程应用。.综上所述:本项目完成了所有研究内容,达到了预定研究目标。共完成学术论文30篇,SCI收录论文13篇、EI收录论文25篇。另外,还有SCI待检论文1篇、EI待检论文3篇,获授权发明专利10项。依托本项目,培养博士生3名,硕士生4名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:推进技术
影响因子:--
作者:范玮;王可;陈巍;高瞻
通讯作者:高瞻
DOI:--
发表时间:2013
期刊:推进技术
影响因子:--
作者:王永佳;范玮;高瞻;熊姹
通讯作者:熊姹
Effect of Fuel Droplet Size and Injection Temperature on the Performance of Kerosene-oxygen Pulse Detonation Rocket Engine
燃料液滴尺寸和喷射温度对煤油-氧脉冲爆震火箭发动机性能的影响
DOI:10.1615/atomizspr.2013008128
发表时间:2013
期刊:Atomization and Sprays
影响因子:1.2
作者:Jin, Le;Fan, Wei;Fan, Zhencen;Song, Haoyi
通讯作者:Song, Haoyi
Review on the Recent Development of Multi-mode Combined Detonation Engine
多模式组合爆震发动机的最新发展综述
DOI:10.1515/tjj-2013-0002
发表时间:2013-09
期刊:International Journal of Turbo and Jet Engines
影响因子:--
作者:Jin, Le;Fan, Wei;Wang, Ke;Gao, Zhan
通讯作者:Gao, Zhan
DOI:--
发表时间:2013
期刊:Atomization and Sprays
影响因子:1.2
作者:Song, Haoyi;Fan, Wei;Fan, Zhencen;Jin, Le
通讯作者:Jin, Le
先进航空发动机中超临界态煤油燃烧过程中的基础科学问题研究
  • 批准号:
    52336006
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    230万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    范玮
  • 依托单位:
爆震波在两相燃烧室内传播过程中的能量损失研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    范玮
  • 依托单位:
面向高性能空天动力装置的航空煤油超临界燃烧基础火焰特性的实验研究
  • 批准号:
    51876179
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    范玮
  • 依托单位:
面向空天发动机的爆震燃烧的应用基础研究
  • 批准号:
    91441201
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    290.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    范玮
  • 依托单位:
高性能空天动力中液态碳氢燃料超临界蒸发及燃烧特性研究
  • 批准号:
    51376151
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    92.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    范玮
  • 依托单位:
液态碳氢燃料动力装置中闪蒸机理及其燃烧特性的实验研究
  • 批准号:
    50976094
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    范玮
  • 依托单位:
基于可调半导体激光吸收术的燃烧室时诊断技术的研究
  • 批准号:
    50106012
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    范玮
  • 依托单位:
国内基金
海外基金