壁温蒸发器对脉冲爆震发动机工作性能的影响

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1、第31卷第1期2010年1月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．1Jan．2010文章编号：1000—6893(2010)01—0082—06壁温蒸发器对脉冲爆震发动机工作性能的影响范育新，王家骅，宫继双，张靖周(南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)EffectofWall-evaporatoronPerformanceofaPulseDetonationEngineFanYuxin，WangJiahua，GongJishuang，ZhangJingzhou(CollegeofAerosp

2、aceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：设计了脉冲爆震发动机(PDE)壁温蒸发器，利用PDE工作时的壁温对煤油进行预蒸发，以改善煤油在PDE中的起爆性能。通过适当设计的油路系统将煤油蒸汽供入由汽油启动工作的PDE中，在改变PDE工作频率、蒸发器供气量和PDE煤油／汽油比例等条件下，对PDE的爆震特性进行了研究。研究结果表明，不同工作频率和蒸发器内的余气系数对PDE点火、起爆特性和爆震波压力、速度特性均有明显影响。使用经过预蒸发的煤油／汽油混

3、合燃料能有效缩短点火时间和爆震波形成过程，对煤油进行预蒸发可以很好地提高多循环，吸气式两相PDE的爆震特性。关键词：脉冲爆震发动机；蒸发器；煤油；壁温；爆震特性中图分类号；V235．22文献标识码：AAbstract：Withanannuhrevaporatorwrappedoutsidethedetonationtubeofapulsedetonationengine(PDE)，keroseneisheatedbythehighwalltemperatureoftubepriortobeingfedintothePDE，whichhasalreadybeenini

4、tiatedbygasoline．WithwelldesignedintakevalvethekerosenesteamisfedintothePDEafterithasstartedworkingsteadily．Researchworkiscarriedoutonevaporator-PDEcharacteristicsunderdifferentfrequencies，evaporatorairfluxesandratiosofkerosenetogasolineinthePDE．ItshowsthatPDEoperationfrequencyandair-f

5、uelequivalenceratiointheevaporatorplayadistinctroleintheprocessofdetonationignitionandinitiationaswellasthecharacteristicsofdetonationwavepressureandvelocity．Usingthekerosenesteam，thetimeneededtOinitiatedetonationwavecanbeconsiderablyreduced．Itprovesthatpre-evaporatedkeroseneheatedbyth

6、ewalltemperatureofamulti-cycleairbreathingPDEmaysignificantlyimprovePDEperformance．Keywords：pulsedetonationengine；evaporator；kerosene；wall-temperature；detonationcharacteristics基于爆震循环的推进系统潜在的优越性能已受到全世界的广泛关注，在过去几十年内，众多研究机构、大学及企业参与了脉冲爆震推进技术方面的研究工作，并取得了大量成果[1-3]。随着脉冲爆震发动机(PDE)的研究向工程应用的推进，煤

7、油在PDE中的应用越来越受到关注。爆震燃烧是一种预混燃烧过程，前期国外进行了大量有关气体燃料的爆震特性研究，对于气体燃料的爆震特性已有了充分的认识。相比于气体燃料，煤油必须经过雾化、蒸发和掺混等物理过程，才能形成可爆混气。煤油由于其分子量大，分子结构复杂，蒸发性能差，燃烧速率小，常温下很难在空气中触发爆震波，只有在采取了对燃油的预处理(预蒸发、预加热、预混合等)措施和对爆震室的强化燃收稿日期：2009—08—16；修订日期：2009—11一10基金项目：国家自然科学基金(50876041)通讯作者：范育新E-mail：Ianyuxin(园nuaa．edu．ca烧