航空航天科学与工程论文_空气流量对煤粉-空气 - 传播力研究杂志社投稿

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航空航天科学与工程论文_空气流量对煤粉-空气

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文章摘要: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。本文基于非预混的煤粉-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粘性模型，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三个区域。研究结果对气固两相连续旋转爆轰发动机的实验研究和工程应用具有一定的指导意义。

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