圆柱形汇聚激波诱导点火特性研究

发布时间：2021-11-03 03:25

　　激波诱导点火由于能够充分利用激波独特的动力学特性,对于研究预混可燃气体点火及燃烧波传播过程具有显著优势。在激波诱导点火研究中,平面激波诱导点火由于实验上较为容易通过激波管实现而受到广泛应用。通过开展平面激波诱导点火相关研究,可以对预混可燃气体的化学反应动力学过程,特别是点火延时特性等机理认识提供可靠依据。截至目前,平面激波诱导点火的研究相对较为成熟,本文关注的是激波诱导点火的另一形式——汇聚激波诱导点火。与平面激波不同,汇聚激波在汇聚过程中,随着波面面积的减小,激波强度不断增加,激波波后可构建气体状态参数连续变化的流场,利用这种热力环境连续变化的特点,可望为参数变化剧烈的点火与火焰传播的机理揭示提供一种新的途径。基于以上考虑,本文开展了以下几方面的工作:首先,本文提出一种实现汇聚激波诱导点火的新方案。该方案依据激波动力学理论设计管道构型以求最大程度减弱激波汇聚过程中产生的扰动,从而构建理想的点火环境,并且通过改变相应参数可以对该点火环境进行有的放矢的控制。对于该研究方案,实验结果验证了其可行性,而实验与准一维欧拉数值计算结果吻合较好则进一步说明点火及火焰传播过程具有良好的一维特征,表明... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１激波诱导点火??就前人的研究而言，平面激波诱导点火由于实验上较为容易通过激波管实现??［２＿９］

ｙ?＝?（１?＋?ｙ〇Ｍ〇）?－?（ｙ〇Ｍ＾）ｘ?１．５??式中ｙ为比热比，燃烧波相对于波前气体运动马赫数。如图１．２所示，在ｘ－??ｙ状态平面上，丨．５式定义了跨过燃烧波从初始状态（１，】）到终态（ｘ，ｙ）的直线，称??为Ｒａｙｌｅｉｇｈ线，Ｒａｙｌｅｉｇｈ线的斜率为－直接与燃烧波运动马赫数Ｍ〇相关。??另一方面，将１．４式改写为：??，．２＿?１?＾ｉ－＾ｏ??Ｕ〇?—?￣??Ｐｏ?Ｖ〇?－?ｖｘ??和：??２?＾?Ｐｉ－Ｐ〇??Ｕｌ＿＾＾??带入丨．３式能量方程中消去速度项可得：??＾１?－?（＾０?＋?＾?（Ｐ１?－?＾ｏ）（ｖｏ?＋?ｕｉ）??又量热完全气体状态方程可以表示为：??ｈ＝丄?ｆ?１．７??Ｋ－ｌ?Ｐ??将１．７式带入１．６式并无量纲化后得到：??（ｙ?＋?ａ）（ｘ?—?ａ）?＝?ｐ?１．８??其中：??７ｉ?－?１??ａ?＝????Ｋｉ?＋?１??ｇ?－又１?＿?１?，〇?＋?ｌ?＿?７ｉ?￣?１??＿?ｙｉ?＋?１?Ｖｏ?￣?１?＋?１?Ｐ〇ｖ〇??在ｘ－ｙ状态平面，１．８式定义的曲线如图１．２实线所示，被称为Ｒａｎｌｄｎｅ－Ｈｕｇｏｎｉｏｔ??曲线，获得一定热量ｑ的气体的终态必将落在该曲线上。而对于某一特定燃烧??波

恒定热力学状态气体中燃烧波传播获得充分认识的基础年最先关注气体热力学状态连续变化的点火环境中燃烧ｏｖｉｃｈ之后，大量学者对此开展了进一步研宄工作。２０００对已有研究成果进行了阶段性的概括总结［７８］。之后ＣｌａＶｉｎ［７一步理论分析，并且?Ｋａｐｉｌａ１８１１、Ｓｈａｒｐｅ?ａｎｄ?Ｓｈｏｒｔ＾、Ｌｉｂｅｒ、两步以及详细化学反应机理开展了进一步数值讨论。对化点火环境中燃烧波的传播，前人的研宄表明，需要考察波。一类是由化学反应动力学过程决定的自发燃烧波。Ｚｅｌ燃气体热力学状态沿空间连续变化将导致气体的点火敏感空间发生变化，因此继最小＾点发生点火后，将形成以速播的自发燃烧波。该自发燃烧波作为相波理论上速度可程中，其速度将取决于空间点火环境。更具体的，如果间状态，反应进程参数Ｘ取不同值对应的时空轨迹（具体）将表征不同相的自发燃烧波。另一方面，不同属性的气

【参考文献】：
期刊论文
[1]激波聚焦及起爆爆震波的研究进展[J]. 何立明,荣康,曾昊,陈鑫,张强,于鹏祥.  推进技术. 2015(10)
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[3]激波聚焦引燃可燃混合气体的实验研究[J]. 王春,韩肇元,司徒明.  推进技术. 2004(01)

博士论文
[1]燃烧加热污染组分对高超气动/推进性能影响研究[D]. 刘坤伟.中国科学技术大学 2016



本文编号：3472944