U型方管中爆燃向爆震转变特性实验研究

doi:10.7527/S1000-6893.2014.0269

流体力学与飞行力学

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U型方管中爆燃向爆震转变特性实验研究

邱华, 王玮, 范玮, 熊姹

西北工业大学动力与能源学院, 西安 710072

收稿日期:2014-06-05 修回日期:2014-08-01 出版日期:2015-06-15 发布日期:2014-11-02
通讯作者: 邱华 Tel.: 029-88460756 E-mail: qiuhua@nwpu.edu.cn E-mail:qiuhua@nwpu.edu.cn
作者简介:邱华男, 博士, 副教授。主要研究方向: 爆震推进应用基础研究, 发动机燃烧与流动, 非定常推进中的能量高效提取与转化。 Tel: 029-88460756 E-mail: qiuhua@nwpu.edu.cn;王玮男, 博士。主要研究方向: 燃气轮机燃烧室燃烧与流动。 E-mail: wweiyeah@163.com;范玮女, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 动力装置中的燃烧问题, 爆震燃烧, 脉冲爆震发动机应用基础研究, 燃烧理论, 燃烧诊断技术。 Tel: 029-88492748 E-mail: weifan419@nwpu.edu.cn;熊姹女, 博士, 讲师。主要研究方向: 爆震燃烧, 脉冲爆震发动机应用基础研究, 燃烧诊断技术。 E-mail: xiongcha@nwpu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金 (50906072, 51306154); 中央高校基本科研业务费专项资金 (3102014JCY01003)

Experimental investigation on characteristics of deflagration to detonation transition in U-bend square tube

QIU Hua, WANG Wei, FAN Wei, XIONG Cha

School of Power and Energy, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China

Received:2014-06-05 Revised:2014-08-01 Online:2015-06-15 Published:2014-11-02
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (50906072, 51306154); The Fundamental Research Funds for the Central Universities (3102014JCY01003)

摘要/Abstract

摘要：

以脉冲爆震发动机(PDE)用曲管爆震燃烧室为应用背景,对气相(乙烯/空气)燃烧波在U型方管实验器中的传播过程进行了实验研究。通过改变实验器中弯曲段进口气流入射激波强度,基于弯曲段内压力、波速的测量及高速摄影实验得到了U型方管实验器中半圆型弯段内的爆燃向爆震转变(DDT)特性。结果表明,弯曲段中DDT特性受到入射激波速度的影响:当入射激波速度小于794 m/s (43.6%V_CJ,V_CJ为理论Chapman-Jouguet爆震波速),在弯曲段内不能形成爆震;当入射激波速度介于870~908 m/s (47.8%V_CJ~50.0%V_CJ)之间,弯曲段内首先会产生局部爆炸,并最终形成爆震;当入射激波速度大于934 m/s (51.3%V_CJ),爆燃波可以直接在弯曲段入口转化为爆震波。

关键词: 爆震, 爆燃向爆震转变, U型方管, 脉冲爆震发动机, 曲管爆震燃烧室

Abstract:

For the application of the curved detonation combustor in pulse detonation engine (PDE), in this paper we present the results of experimental investigation on gaseous combustion wave of C₂H₄/Air mixture propagation through a U-bend square tube. By changing the incident shock wave speed at the entrance of the bend section in U-bend square tube, the characteristics of deflagration to detonation transition (DDT) in bend section have been researched based on the pressures/velocities measure and high speed photography. When the incident shock wave speed is lower than 794 m/s(43.6%V_CJ), the detonation cannot form in the bend section; when the speed is between 870 m/s and 908 m/s(47.8%V_CJ-50.0%V_CJ), the hot spot will be formed firstly and then the detonation will form finally in the bend section; when the speed exceeds 934 m/s(51.3%V_CJ), the deflagration wave will directly transit into a detonation at the entrance of bend section.

Key words: detonation, deflagration to detonation transition, U-bend square tube, pulse detonation engine, curved detonation combustor

中图分类号:

V231.2

邱华, 王玮, 范玮, 熊姹. U型方管中爆燃向爆震转变特性实验研究[J]. 航空学报, 2015, 36(6): 1788-1794.

QIU Hua, WANG Wei, FAN Wei, XIONG Cha. Experimental investigation on characteristics of deflagration to detonation transition in U-bend square tube[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2015, 36(6): 1788-1794.

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Experimental investigation on characteristics of deflagration to detonation transition in U-bend square tube

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