旋转爆震锋面三波点结构的产生与传播机理数值模拟研究

基本信息
批准号:11902345
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘朋欣
学科分类:
依托单位:中国空气动力研究与发展中心
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
爆轰波传播爆轰波稳定性
结项摘要

In current study,the understanding of self-sustained propagation mechanism in rotating detonation is not thorough enough. Based on reactants of premixed H2/air, the generation mechanism and propagation process of triple-point structures at detonation front is studied through both numerical simulation and theory analysis. The key moments of the generation and combustion process of unburnt mixture pocket are obtained, and the generation condition of unburnt mixture pocket is summarized. The propagation process of triple-point structures is described, and the generation theory model of new triple-point at unbounded side is proposed. The new triple-point theory is applied in three-dimensional rotating detonation model, the structures of triple-point structures are depicted and explained. This study explains the self-sustained combustion in H2/Air rotating detonation from the view of triple-point movement, which can deepen the understanding of self-sustained propagation mechanism. This work can support the engineering application of rotating detonation engine in the acknowledge of combustion mechanism.

针对旋转爆震自持传播机理认识不清的现状,本项目基于H2/Air预混气的旋转爆震波,采用数值模拟与理论分析相结合的研究手段,研究爆震锋面上三波点的产生与传播机理及特征规律。通过项目研究,获得可燃混气包脱落的典型时刻和燃烧过程,总结脱落条件;获得爆震锋面三波点的传播过程,提出非受限侧新三波点形成的理论模型;并将新的理论模型应用于三维旋转爆震模型中,阐明三维三波点结构的形成和传播过程。本项目从三波点传播的角度揭示H2/Air旋转爆震自持燃烧过程,深化对旋转爆震自持传播机理的认识,为旋转爆震发动机的工程应用提供燃烧机理认识的支撑。

项目摘要

旋转爆震发动机是一种基于爆震燃烧的新型推进系统,理论上具有更高的热循环效率、更简单的结构和更宽广的飞行马赫数范围等优势,在能源和电力、航空航天领域具有广阔的应用前景。旋转爆震的自持传播是RDE能够连续稳定运行的基础,也是RDE流动机理研究的重点之一。本项目采用自主发展的高精度有限差分格式对旋转爆震波进行精细数值模拟,开展旋转爆震自持传播研究。研究获得了网格分辨率对二维旋转爆震流场结构和传播特性的影响;给出了旋转爆震锋面非受限侧可燃混气包脱落的典型时刻和燃烧过程,总结可燃混气包的脱落条件;获得了爆震锋面三波点的运动过程,并提出了非受限侧新三波点形成的理论模型,从三波点运动的角度揭示旋转爆震自持燃烧机理;新三波点产生模型进一步在三维旋转爆震波流动中得到验证。本项目研究成果深化了对旋转爆震自持传播的理论认识。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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