连续旋转爆震稳定性及调控机制

连续旋转爆震燃烧技术及其发动机是未来空天动力的重要技术之一。本书总结了作者多年来在连续旋转爆震领域的研究成果，涵盖了近年来在该领域学术界和工业界十分关心的多个前沿问题，基于大量翔实的实验数据和精细的数值仿真结果，重点讨论了旋转爆震稳定性及调控机制，这也是当前连续旋转爆震推进装置应用中的核心问题之一。全书共5章，第1章介绍了连续旋转爆震及其推进技术基本概念；第2章介绍了环形燃烧室连续旋转爆震燃烧模态及稳定性分析；第3章介绍了环形燃烧室连续旋转爆震燃烧调控；第4章介绍了环形燃烧室液雾两相连续旋转爆震稳定性分析；第5章简要讨论了连续旋转爆震研究中亟待解决的难题和未来应用前景。

第1章 连续旋转爆震及其推进技术基本概念
1.1 爆震现象 001
1.1.1 爆燃和爆震 001
1.1.2 爆震的ZND模型 003
1.1.3 爆震的胞格结构 003
1.1.4 爆燃到爆震转捩 004
1.2 爆震发动机 005
1.2.1 脉冲爆震发动机 006
1.2.2 斜爆震发动机 007
1.2.3 旋转爆震发动机 008
参考文献 009
第2章 环形燃烧室连续旋转爆震燃烧模态及稳定性分析
2.1 氢气空气环形燃烧室内旋转爆震燃烧模态 012
2.1.1 快速爆燃模态 013
2.1.2 不稳定旋转爆震模态 018
2.1.3 准稳定旋转爆震模态 021
2.1.4 稳定旋转爆震模态 023
2.1.5 一种宽当量宽流量条件的燃烧室工作图谱 024
2.2 氢气空气环形燃烧室内连续旋转爆震稳定性规律及分析 026
2.2.1 质量流量变化对连续旋转爆震稳定性的影响 026
2.2.2 当量比变化对连续旋转爆震稳定性的影响 030
2.3 煤油气空气连续旋转爆震燃烧特性数值分析 040
2.3.1 煤油气空气旋转爆震流场基本结构 041
2.3.2 来流总温的影响 046
2.3.3 来流总压的影响 050
2.3.4 来流当量比的影响 054
参考文献 059
第3章 环形燃烧室连续旋转爆震燃烧调控
3.1 富氧空气的燃烧模态及极限扩展 060
3.1.1 不同流量和当量比条件下的燃烧模态 060
3.1.2 富氧空气连续旋转爆震燃烧室工作图谱 068
3.1.3 富氧空气质量流量对爆震波特性的影响 070
3.1.4 氧气体积分数对爆震波传播稳定性的影响 074
3.2 等离子体调控技术 076
3.2.1 低温等离子体点火起爆特性 076
3.2.2 嵌入式低温等离子体发生器及其点火助燃特性 081
3.3 多孔壁面调控技术 090
3.3.1 旋转爆震燃烧室中的声学不稳定性 091
3.3.2 多孔壁面对旋转爆震燃烧的调控规律 093
3.3.3 多孔壁面的调控机制 098
参考文献 099
第4章 环形燃烧室液雾两相连续旋转爆震稳定性分析
4.1 液雾两相旋转爆震场中的液雾弥散特性 100
4.1.1 不同粒径的影响 101
4.1.2 质载比的影响 110
4.2 液雾两相预混燃烧特性 114
4.2.1 液滴初始直径的影响 115
4.2.2 预蒸发度的影响 123
4.2.3 液雾两相连续旋转爆震燃烧稳定工作边界 128
4.3 液雾两相非预混燃烧特性 130
4.3.1 液滴初始直径的影响 131
4.3.2 雾化角的影响 136
参考文献 138
第5章 展望
5.1 连续旋转爆震发动机关键技术及展望 139
5.1.1 喷注与掺混 140
5.1.2 液雾两相雾化喷注 142
5.1.3 点火起爆 144
5.1.4 燃烧室结构 146
5.1.5 压力反传 147
5.1.6 旋转爆震燃烧模式 148
5.2 连续旋转爆震发动机应用展望 149
5.2.1 旋转爆震火箭发动机 149
5.2.2 旋转爆震涡轮发动机和燃气轮机 150
5.2.3 旋转爆震冲压发动机 151
参考文献 152
附录A 连续旋转爆震燃烧实验技术
A.1 实验系统及测试台架 157
A.1.1 燃料／氧化剂供给系统 158
A.1.2 点火起爆系统 159
A.1.3 时序控制系统 160
A.1.4 数据采集系统 162
A.2 高频压力传感器及光学测试技术 162
A.2.1 高频压力传感器 162
A.2.2 高速摄像技术 163
A.2.3 平面激光诱导荧光技术 164
参考文献 165
B.1 气液两相强可压缩数值模拟方法及验证 167
B.1.1 气相控制方程及数值离散算法 167
B.1.2 液雾相控制方程及数值离散方法 173
B.1.3 验证算例 178
B.2 连续旋转爆震数值模拟初边值条件 182
B.2.1 边界条件 182
B.2.2 初始条件 184
参考文献 184