脉冲爆震火箭发动机高频工作机理及控制规律研究
发布时间：2023-10-06 14:23
脉冲爆震火箭发动机(Pulse Detonation Rocket Engine,简称PDRE)是一种基于爆震燃烧方式的新型动力装置,具有结构简单、循环效率高等潜在优势。如何实现PDRE高频稳定可控的工作是将其应用于实际的航空航天器中需要解决的主要问题之一。本文围绕这一问题,开展了相关理论、实验和数值研究。(1)提出了一种可以获得高频爆震波的新方法。设计了一种一端封闭一端开口的爆震管,在靠近爆震管中部朝向封闭端填充反应物,同时在靠近出口端点火,在合适的填充以及点火频率的控制下,可以得到向封闭端传播的高频爆震波。实验验证了这种工作方法的可行性,在14 mm内径的爆震管内实现了200 Hz稳定工作。利用高速阴影法和数值模拟的方法研究了这种工作方式的排气特性和推进特性,结果表明:这种工作方式下爆震管内混合物的比冲与传统工作方式下直爆震管的比冲接近,但在实际工作过程中会浪费反应物。因此这种工作方式不适合直接用作推进装置,但可以作为一种产生高频爆震波的方法。(2)介绍了无阀式高频PDRE工作机理。基于爆震管内一维流动模型,结合无阀工作方式的特点,给出了无阀式PDRE工作循环各特征时间的计算方法,...
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 相关文献综述
1.2.1 脉冲爆震发动机发展简介
1.2.2 脉冲爆震发动机高频稳定工作控制方案
1.2.3 脉冲爆震发动机性能分析与调控策略
1.3 本文主要研究内容
第二章 一种非传统形式高频脉冲爆震发动机研究
2.1 引言
2.2 高频工作方式探索
2.2.1 实验条件
2.2.2 实验结果
2.3 排气及推进特性研究
2.3.1 排气流场拍摄
2.3.2 单次工作循环数值模拟
2.4 小结
第三章 无阀式PDRE高频工作循环特性研究
3.1 引言
3.2 无阀式PDRE工作循环模型
3.3 无阀式PDRE工作循环特征时间理论分析
3.3.1 填充压力对特征时间的影响
3.3.2 爆震管长对特征时间的影响
3.4 无阀式PDRE的比冲分析
3.5 无阀式PDRE工作特征时间实验分析
3.5.1 实验装置
3.5.2 实验结果
3.5.3 工作循环分析
3.6 小结
第四章 无阀式PDRE高频稳定工作机制研究
4.1 引言
4.2 无阀式PDRE内流场自发光图像拍摄实验
4.2.1 实验装置
4.2.2 实验结果
4.3 无阀式PDRE隔离过程的影响因素分析
4.3.1 连续燃烧形成模型
4.3.2 临界壁温与着火温度的计算
4.3.3 模型讨论
4.4 无阀式PDRE稳定工作条件实验研究
4.4.1 实验装置
4.4.2 实验结果与讨论
4.4.3 改进方案讨论
4.5 小结
第五章 带隔离无阀式PDRE工作机理研究
5.1 引言
5.2 工作原理
5.3 实验条件
5.4 实验结果
5.4.1 工作方式可行性验证
5.4.2 稳定工作范围研究
5.4.3 推进特性研究
5.5 带隔离工作方式控制方法拓展研究
5.5.1 原理介绍
5.5.2 实验结果与分析
5.6 小结
第六章 无阀式PDRE流动特性及推进性能的数值研究
6.1 引言
6.2 数值方法
6.2.1 数值模型
6.2.2 模型验证
6.3 数值模拟结果
6.3.1 回传与再填充过程研究
6.3.2 无阀式PDRE多循环工作过程数值研究
6.4 小结
第七章 无阀式PDRE变频工作控制研究
7.1 引言
7.2 实验装置
7.3 实验结果与讨论
7.3.1 不同工况下PDRE变频工作状态研究
7.3.2 PDRE变频工作状态下的推进特性
7.4 小结
第八章 总结与展望
8.1 工作总结
8.2 主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况
本文编号：3851875
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 相关文献综述
1.2.1 脉冲爆震发动机发展简介
1.2.2 脉冲爆震发动机高频稳定工作控制方案
1.2.3 脉冲爆震发动机性能分析与调控策略
1.3 本文主要研究内容
第二章 一种非传统形式高频脉冲爆震发动机研究
2.1 引言
2.2 高频工作方式探索
2.2.1 实验条件
2.2.2 实验结果
2.3 排气及推进特性研究
2.3.1 排气流场拍摄
2.3.2 单次工作循环数值模拟
2.4 小结
第三章 无阀式PDRE高频工作循环特性研究
3.1 引言
3.2 无阀式PDRE工作循环模型
3.3 无阀式PDRE工作循环特征时间理论分析
3.3.1 填充压力对特征时间的影响
3.3.2 爆震管长对特征时间的影响
3.4 无阀式PDRE的比冲分析
3.5 无阀式PDRE工作特征时间实验分析
3.5.1 实验装置
3.5.2 实验结果
3.5.3 工作循环分析
3.6 小结
第四章 无阀式PDRE高频稳定工作机制研究
4.1 引言
4.2 无阀式PDRE内流场自发光图像拍摄实验
4.2.1 实验装置
4.2.2 实验结果
4.3 无阀式PDRE隔离过程的影响因素分析
4.3.1 连续燃烧形成模型
4.3.2 临界壁温与着火温度的计算
4.3.3 模型讨论
4.4 无阀式PDRE稳定工作条件实验研究
4.4.1 实验装置
4.4.2 实验结果与讨论
4.4.3 改进方案讨论
4.5 小结
第五章 带隔离无阀式PDRE工作机理研究
5.1 引言
5.2 工作原理
5.3 实验条件
5.4 实验结果
5.4.1 工作方式可行性验证
5.4.2 稳定工作范围研究
5.4.3 推进特性研究
5.5 带隔离工作方式控制方法拓展研究
5.5.1 原理介绍
5.5.2 实验结果与分析
5.6 小结
第六章 无阀式PDRE流动特性及推进性能的数值研究
6.1 引言
6.2 数值方法
6.2.1 数值模型
6.2.2 模型验证
6.3 数值模拟结果
6.3.1 回传与再填充过程研究
6.3.2 无阀式PDRE多循环工作过程数值研究
6.4 小结
第七章 无阀式PDRE变频工作控制研究
7.1 引言
7.2 实验装置
7.3 实验结果与讨论
7.3.1 不同工况下PDRE变频工作状态研究
7.3.2 PDRE变频工作状态下的推进特性
7.4 小结
第八章 总结与展望
8.1 工作总结
8.2 主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况
本文编号：3851875
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3851875.html