旋转阀式脉冲爆震发动机进气道数值模拟

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1、硕士论文旋转阀式脉冲爆震发动机进气道摘要脉冲爆震发动机是一种利用间歇式或脉冲式爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念发动机，这种发动机具有循环热效率高、燃料消耗率低、推重比高、比冲大、结构简单等优点，将成为新型的航空航天飞行器的动力装置之一。进气道设计及其与爆震室的匹配是脉冲爆震发动机的关键技术之一。本文的主要工作包括以下两个方面：第一方面：对旋转阀式脉冲爆震发动机进气道进行了结构设计，对进气道二维轴对称定常流场进行了数值模拟，结果表明：进气道设计合理，当进气道出口反压在5atm--一6．3arm时，进气道可以稳定工作。第

2、二方面：通过分析旋转阀式单管与多管脉冲爆震发动机的工作循环过程，建立了两种工作状况下旋转阀的简化数学模型，对进气道非定常流场进行了数值模拟，结果表明：(1)旋转阀关闭后，进气道内的结尾正激波排出进气道进口所需要的时间恒定，与进气道内结尾正激波的初始位置无关。(2)旋转阀关闭后再开启，为了使进气道能重新工作，要求旋转阀关闭时间不超过0．07ms。(3)发动机工作频率对进气道结尾正激波振幅、出口马赫数、出口流场畸变指数、总压恢复系数影响较大，而进气道出口基准反压对结尾正激波振幅及上述性能参数影响较小；进气道出口基准反压和发动机工作频

3、率均对进气道流量系数影响较小。(4)随着出口基准反压的增大，若使进气道正常工作，要求发动机最小工作频率增加。本文的研究工作对旋转阀式脉冲爆震发动机进气道的设计有较大的参考价值。关键词：脉冲爆震发动机，进气道，旋转阀，定常流场，非定常流场，数值模拟ABSTI认CT硕士论文ABSTRACTPulsedetonationengine(PDE)isanewconceptofpropulsor,whichutilizesintermittentorpulseddetonationwaveproducedbyhightemperaturea

4、ndpressuregastogeneratethrust．PDEhasmanydesirableadvantages，includinghi曲thermodynamiccycleefficiency,lowfuelconsumption，highthrust—weqghtratio，largespecificimpulse，simpleconfiguration，andwillbecomeoneofthepropulsivedevicesofaviationandspaceflightaircraftinthiscentury

5、．TheinletdesignanditsadaptionwimdetonationchamberisoneofthepivotaltechnologiesofPDE．Twoaspectsofresearchhavebeendoneinthethesis．FirstlystructureofPDEinletwithrotaryvalvehasbeendesigned；2Daxis-symmetricalsteadyfluidfieldininlethasbeencalculated．Theresultshowthattheinl

6、etdesignisreasonableandtheinletcarlworkat5arm．6．3atmofanti．exportbasepressure．SecondlybasedonanalysisofsinglebarrelandmultibarrelPDEworkingcycle，twosimplifiedmathematicalmodelsofrotaryvalvehavebeenestablished．Theunsteadynumericalfluidfieldsimulationshowsthebelowconcl

7、usion．(1)Afterrotaryvalveclosed，thetimebeforeterminalshockejectedoutofentranceofinletisconstant，isindependentofinitiallocationoftheterminalshock．．(2)Restartingofinletafterrotaryvalvereopenrequirestheclosedtimelessthan0．07ms．(3)WorkingfrequencyofPDEhasobviouseffectexp

8、ortMachnumber,fluidfielddistortionfactor,andonmajorshockwaveamplitude，totalpressureresumeratio．Theoutletbackpressurehaslesseffecton