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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
脉冲爆震发动机是一种利用脉冲式爆震波产生高温、高压燃气来产生推力的新概念发动机，它具有结构简单、热循环效率高等优点，将其与传统涡轮发动机结合形成混合式脉冲爆震发动机，其性能比涡轮发动机的性能更高。脉冲爆震发动机要成为稳定的推进装置需要很高的爆震频率，因此要求在极短的时间内完成进气、起爆、爆震和排气循环过程，特别是起爆阶段不仅要成功点燃混合物而且要完成DDT（Deflagration to Detonation Transition，简称DDT）过程。目前，DDT在时间和空间上都是一个相对较长的过程，而DDT的距离过长会直接影响爆震频率的提高。因此，缩短DDT距离成为脉冲爆震发动机设计中所面临的重要题目。本文为了缩短DDT距离，在爆震燃烧室的结构及点火方式方面进行了实验研究。本文设计了一种环形爆震燃烧室，由两根不同直径的圆管同轴组成，在环腔中进行爆震燃烧。实验研究表明，与相同流通面积的圆形爆震管相比，环形爆震管中激波与火焰的相互作用增强，而且由于环形通道径向空间距离相对较短，有利于激波反射快速形成爆震波。为了进一步缩短DDT距离，在环形爆震管封闭端实现快速同步点火，本文设计了一种预燃室环形火焰点火方式。首先由火花塞在预燃室中点火，预燃室的火焰经多路通道进入爆震管并形成环形火焰点燃爆震管中的混合物。这种点火方式，由预燃室形成的射流火焰点火，不但增大了点火能量，而且多路射流火焰在爆震管封闭端使混合物环形点火，可以形成聚心火焰传播。在聚心火焰传播过程中，燃烧速率迅速增加，使诱导激波强度也迅速提高。通过激波的反射，在可燃物中形成高温高压区点火，并最终导致爆震波的快速形成。实验显示，当量比为1.1时，采用这种点火方式可在环形爆震管封闭端附近直接形成爆震波。在不同当量比下DDT过程的实验研究中发现，当量比在1.0时，采用这种预燃室环形火焰点火方式，爆震波的形成存在不确定性。这种不确定性表现为，在同样实验条件下，可能出现两种实验结果：一种结果是在爆震管封闭端附近形成爆震波；另一种结果是在整个火焰速度测量段内火焰以一种高速爆燃速度传播。这种不确定状态随当量比的不同而改变，当量比逐渐升高时，出现爆震燃烧的几率会增大，当量比上升到1.1时，只出现稳定的爆震燃烧状态；当量比逐渐减小时，出现爆燃燃烧的几率会增大，当量比下降到0.9时，只出现爆燃燃烧状态。通过分析，这种不确定性是由于点火能量处于起爆的临界值时，激波反射聚焦形成的点火区受当地流场状态的影响造成的。为避免这种不确定性，在封闭端安装两个扰流片加强激波反射作用。通过这种改进，当量比在1.0时，在爆震管封闭端附近就能形成稳定的爆震波。为了测量爆震管中火焰传播速度，本文设计了一套基于光电转换效应的火焰速度测量系统，并通过LabVIEW虚拟仪器平台完成数据的采集，这为DDT过程的实验研究提供了有力工具。 针对混合式脉冲爆震发动机，本文设计了环形爆震燃烧室及环形火焰点火方式并进行了缩短DDT距离的实验研究，取得了重要进展。实验结果显示，在当量比1.1时，在环形爆震管封闭端附近，通过预燃室环形火焰点火可直接形成爆震波。同时在当量比1.0时，通过在爆震管封闭端安装两个扰流片加强激波反射作用，即可避免了原本的不确定性，在爆震管封闭端形成了稳定的爆震波。本文的研究为混合式脉冲爆震发动机的研制提供了重要的设计基础和实验依据。 |
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发表于 2024-2-9 15:48:38
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