二维数值模拟小能量点火脉冲爆震发动机DDT过程

"小能量点火脉冲爆震发动机DDT过程数值模拟 (2011年) - 西北工业大学学报 - 第29卷第4期 - 文章编号:1000-2758(2011)04-0603-05" 本文详细介绍了对小能量点火脉冲爆震发动机（Pulse Detonation Engine, PDE）的爆震起爆和发展过程进行的数值模拟研究。作者团队包括王埠、范埠、严传俊和董素艳，来自西北工业大学动力与能源学院。 脉冲爆震发动机是一种创新的推进系统，利用连续的爆震波产生推力，具备高热循环效率、低燃料消耗率、高推重比和结构简单等优势，是未来动力装置的重要候选。在对PDE的研究中，数值模拟是一个重要的辅助工具，能有效补充实验研究，尤其是在理解和预测多维效应方面。 该研究采用了有限速率化学反应模型，利用二阶迎风格式差分逼近来解决二维欧拉方程，模拟丙烷和空气作为可爆混合物的脉冲爆震现象。同时，借助CFD软件中的spark ignition模型来模拟实验中的电火花塞点火过程。在模拟中，研究人员能够清晰观察到点火到稳定爆震（Detonation to Deflagration Transition, DDT）的全过程。 通过与CEA程序计算结果的对比，发现两种方法在计算C-J值（Chapman-Jouguet状态）时的误差小于4%，这表明所采用的计算方法和网格生成技术适用于小能量点火触发爆震的多循环数值模拟，具有较高的精度和可靠性。 尽管零维和一维/准一维模型可以提供基本的性能分析，但它们无法充分考虑多维效应和出口边界的影响。因此，二维数值模拟显得尤为重要，因为它在保持计算量可接受的同时，能更准确地描绘流场结构。过去的研究，如Yevgeniy A. Bondar和D.A. Kessler等人，已经使用不同的化学反应模型模拟了不同条件下的爆震现象，为二维数值模拟提供了理论基础。 这项工作不仅展示了小能量点火在脉冲爆震发动机中的应用潜力，还验证了所采用数值模拟方法的有效性，为未来PDE的设计和优化提供了有价值的参考。此外，对于理解和控制爆震发动机的复杂动态过程，这样的数值模拟方法将起到关键作用。