空气流量对煤粉-空气两相旋转爆轰波的影响
祝文超1
王健平2
王宇辉1
李世全1
杨帆1
相博1
张国庆3
1.北京化工大学机电工程学院,北京 1000292.北京大学工学院,北京 1008713.北京理工大学宇航学院,北京 100081
摘要：理论上旋转爆轰发动机比传统爆燃发动机具有更高的热循环效率,因此被广泛研究.但目前关于气固两相旋转爆轰发动机的研究较少,而气固两相旋转爆轰发动机有望用在固体冲压发动机上.基于非预混的煤粉-空气旋转爆轰发动机进行二维数值模拟,气相采用具有体积反应的非定常黏性模型,固相采用离散相模型,煤的表面燃烧反应采用动力学/扩散限制速率模型.主要研究空气流量对气固两相旋转爆轰波的影响,分析了不同模态下旋转爆轰发动机的工作特性,并将数值模拟结果与实验结果进行对比.结果表明:计算所得旋转爆轰波波速与实验结果吻合较好,旋转爆轰波流场与实验研究定性一致.由于入口附近颗粒注射速度低于空气注射速度,颗粒层与空气层不能完全重合,导致爆轰波前局部当量比大于全局当量比.空气流量从38.14 kg/s增加到114.40 kg/s时,爆轰波的速度和温度峰值先增大后减小,而压力峰值不断增大.空气流量为49.03 kg/s时,爆轰波速度最大,并且发生模态转换过程.相对单波模态,双波模态下的爆轰波的强度和稳定性都有所下降.根据燃烧室内气固两相的分布情况,爆轰波稳定传播时流场可分为填充区、爆轰产物区和爆燃产物区3个区域.
关键词：旋转爆轰发动机空气流量局部当量比气固两相爆轰模态转换
分类号：TD714(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(91741202)国家自然科学基金(52076003)国家装备预先研究领域基金资助项目(61407200113)
论文发表日期：2022-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 3715-3728 )
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