脉冲爆轰推进装置实验研究：波过程与推力性能分析

"脉冲爆轰推进装置中波过程的实验研究与分析 (2010年)，王超，施红辉，浙江理工大学机械与自动控制学院" 本文是2010年发表在南通大学学报（自然科学版）上的一篇自然科学论文，作者探讨了脉冲爆轰推进装置（PDE）中的波动力学过程。脉冲爆轰推进是一种利用爆轰波产生高速能量释放的新型推进技术，具有潜在的高效能和高推力特性。 在脉冲爆轰推进装置中，研究的重点在于爆轰波的形成、传播以及与其他波的相互作用。爆轰波是一种超声速的自维持化学反应波，其速度远高于常规燃烧过程，这使得爆轰波成为高速推进系统中极具吸引力的能量转换机制。在PDE中，爆轰波的快速传播能迅速转化为推力。 论文介绍了实验中采用预燃腔来促进氢气/空气混合气体的快速起爆，这是实现稳定爆轰的关键步骤。通过实验观察和CJ理论（连续性假设理论）的分析，作者发现爆轰波后的Taylor稀疏波以及在开口处由于气流膨胀产生的反射稀疏波对装置性能有显著影响。出口端的反射稀疏波能有效地清除爆轰产物，降低爆轰管内的压力，使得装置可以进行下一次循环，提高工作频率。 此外，作者还利用不带化学反应的多组分Euler方程来模拟整个PDE装置的波运动过程，进一步理解波动态学。这种方法有助于分析爆轰产物的排放效率，评估装置在特定燃料/氧化剂混合比例和初始压力条件下的推力性能。通过对这些参数的计算和分析，作者提供了估算PDE推力性能和最大可能工作频率的方法。 这篇论文深入研究了脉冲爆轰推进装置内部的复杂波过程，为理解和优化此类推进系统的性能提供了理论依据和实验数据，对于推动新型推进技术的发展具有重要意义。