两点射流间隔时间对爆震波起爆特性影响的数值研究

doi:10.13675/j.cnki.tjjs.200753

推进技术 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (4): 915-922.DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.200753

两点射流间隔时间对爆震波起爆特性影响的数值研究

王治武¹，伟力斯¹，秦为峰¹，张隆飞¹，王亚奇²

1.西北工业大学动力与能源学院，陕西西安 710072;2.中国航发四川燃气涡轮研究院，四川成都 610500

出版日期:2021-04-15 发布日期:2021-04-15
基金资助:
国家自然科学基金（91741116）；陕西省留学人员科技活动择优资助项目（2017009）；陕西省自然科学基金（2017JZ011）；中央高校基本科研业务费专项资金（3102020OMS702）；西北工业大学硕士研究生创意创新种子基金（CX2020129）。

Numerical Study of Effects of Double-Jet Interval Time on Detonation Initiation Characteristics

1.School of Power and Energy，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China;2.AECC Sichuan Gas Turbine Establishment，Chengdu 610500，China

Online:2021-04-15 Published:2021-04-15

摘要/Abstract

摘要： 为快速、短距起爆爆震波，基于H₂/Air 8组分19步反应简化机理，采用两点射流点火的方法数值研究了不同射流管高度差引起的射流间隔时间对H₂/Air混合物起爆特性的影响规律。采用与CEA计算结果及实验结果对比的方法验证了数值模拟的可靠性。结果表明，射流间隔时间对两点射流起爆有明显影响。一定射流间隔时间内可以成功起爆，但第一射流的衰减过程随射流间隔时间的延长而变长，不利于起爆。射流管的高度差使得射流管出口形成射流强度梯度，对射流强度的影响较小。射流管高度差ΔH的增加会加大两个射流之间的强度差，从而削弱射流相互作用。射流之间的相互作用受火焰面和压力面的共同影响，热点的形成更依赖于射流压力的相互作用。

关键词: 爆震发动机;射流起爆;多点射流点火;射流间隔时间;起爆特性

Abstract: In order to initiate the detonation waves efficiently， the ignition method of two jets was proposed and utilized to initiate the mixture of H₂/Air in a detonation chamber. The numerical simulation based on H₂/Air 8 species and 19 steps chemical reaction kinetics mechanism was carried out to study the effects of the double-jet interval time caused by jet tubes height difference on detonation initiation. The reliability of the numerical simulation was verified by the experimental results and the calculation results of CEA. The results indicated that the two hot jets detonated the mixed gas in the detonation chamber successfully within a certain range of jet interval time. However the decrease of jet interaction caused by the increase of jet interval time was not beneficial to the initiation of detonation wave. The height of jet tube affected the jet intensity， and the jet intensity gradient was formed near the outlet of the jet tubes during the detonation initiation. The increase of jet tubes height difference ΔH enlarged the intensity difference between two jets， which weakened the jet interaction. The interaction between two jets was caused by the pressure front interaction and the temperature front interaction， and the pressure interaction had a greater influence on the formation of hot spots.

Key words: Detonation engine;Jet initiation;Multiple jets initiation;Jet interval time;Initiation characteristics

王治武，伟力斯，秦为峰，张隆飞，王亚奇. 两点射流间隔时间对爆震波起爆特性影响的数值研究[J]. 推进技术, 2021, 42(4): 915-922.

WANG Zhi-wu¹, WEI Li-si¹, QIN Wei-feng¹, ZHANG Long-fei¹, WANG Ya-qi². Numerical Study of Effects of Double-Jet Interval Time on Detonation Initiation Characteristics[J]. Journal of Propulsion Technology, 2021, 42(4): 915-922.

参考文献

[1] 冯子轩，王爱峰，姚轩宇，等. 爆震发动机研究进展［J］. 燃气涡轮试验与研究， 2018， 31（4）： 46-52.
[2] 严传俊，何立明，范玮，等. 脉冲爆震发动机的研究与发展［J］. 航空动力学报， 2001， 16（3）.
[3] 严传俊，范玮，黄希桥，等. 新概念脉冲爆震发动机的探索性研究［J］. 自然科学进展， 2002， 12（10）.
[4] Zel’dovich， Ya B， Kompaneets A S. Theory of Detonation［M］. New York： Academic Press Inc.， 1960.
[5] 王丹，严宇，张锋，等. 两级脉冲爆震发动机激波聚焦起爆数值模拟［J］. 航空动力学报， 2017， 32（4）： 942-948.
[6] 于锦禄，王思博，黄丹青，等. 等离子体点火技术在脉冲爆震发动机中的应用研究现状［J］. 航空科学技术， 2018， 29（10）： 1-10.
[7] Frolov S M， Ya Basevich V， Aksenov V S. Spray Detonation Initiation by Controlled Triggering of Electric Dischargers［J］. Journal of Propulsion and Power， 2005， 21（1）： 54-64.
[8] 董刚，范宝春，蒋勇，等. 连续点火诱导爆轰的数值研究［J］. 中国科学技术大学学报， 2007， 37（11）： 1339-1444.
[9] 张洋. 多点火源起爆爆震波研究［D］. 西安：西北工业大学， 2016.
[10] Peng Han， Huang Yue， Deiterding R， et al. Effects of Jet in Crossflow on Flame Acceleration and Deflagration to Detonation Transition in Methane-Oxygen Mixture［J］. Combustion and Flame， 2018， 198： 69-80.
[11] 林伟. 爆震燃烧热射流起爆机理研究［D］. 长沙：国防科技大学， 2010.
[12] 赵炜. 热射流起爆及其在脉冲爆震发动机上应用的技术研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2015.
[13] 刘晨. 横向射流对爆震燃烧起爆特性影响研究［D］. 厦门：厦门大学， 2017.
[14] Wang Zhiwu， Pan Zhigang， Huang Jingjing. Effects of Double-Jet Positions on Detonation Initiation Characteristics［J］. Aerospace Science and Technology， 2020， 97（10）.
[15] Westbrook C K. Simplified Reaction Mechanisms for the Oxidation of Hydrocarbon Fuels in Flames［J］. Combustion Science and Technology， 1981， 27： 31-43.
[16] 王亚奇. 基于基元化学反应的多点射流起爆爆震波的数值研究［D］. 西安：西北工业大学， 2018.
[17] 林志勇. 高静温超声速预混气爆震起爆与发展过程机理研究［D］. 长沙：国防科学技术大学， 2008.
[18] 李牧. 多循环爆震起爆研究［D］. 西安：西北工业大学， 2007.
[19] Ciccarelli G， Dorofeev S. Flame Acceleration and Transition to Detonation in Ducts［J］. Progress in Energy and Combustion Science， 2008， 34（4）： 499-550.

两点射流间隔时间对爆震波起爆特性影响的数值研究

Numerical Study of Effects of Double-Jet Interval Time on Detonation Initiation Characteristics

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 0

编辑推荐

Metrics

本文评价