收敛喷管与压力特性：脉冲爆轰发动机研究

本文主要探讨了喷管对脉冲爆轰发动机工作过程中的关键影响，特别是在管内压力变化方面。研究由许桂阳、李宁和翁春生合作进行，他们利用了高校博士学科点专项科研基金项目的支持（20113219120045），关注于收敛、扩张以及收敛扩张喷管结构对这种高性能发动机性能的影响。作者许桂阳作为博士研究生，专注于脉冲爆轰发动机技术的研究，而李宁教授则担任实验的指导者和通信联系人，他的研究方向也集中在脉冲爆轰发动机技术上。 文章首先介绍了实验背景，即通过构建80毫米口径无阀式脉冲爆轰发动机试验系统，对发动机尾部压力以及喷管壁爆轰压力进行了精确测量和分析。研究者采用CE/SE（Continuity Equation and Shock Equation）方法，这是一种数值模拟技术，用于模拟不同喷管结构下爆轰发动机内部的流场，以此揭示喷管如何影响爆轰过程中的压力变化规律。 研究发现，收敛喷管和收敛扩张喷管对爆轰过程有显著的优化效果。它们能够减缓压力在爆轰过程中的衰减速度，延长爆轰压力持续的时间，直至达到7.6毫秒，并提高发动机出口处的爆轰压力峰值。这表明这些喷管设计有助于提高发动机的工作效率和推力输出。 相反，扩张喷管则对爆轰波压力产生负面影响，导致出口处爆轰压力下降。然而，扩张喷管的设计也带来了其他好处，如减轻了喷管壁面处爆轰压力的快速衰减，并有效地减弱了爆轰波后的压力振荡。而且，扩张角度越大，这种压力振荡的幅度越小，这意味着更大的扩张角度可能有利于稳定发动机的工作状态。 文章的关键词包括“脉冲爆轰发动机”、“喷管”、“爆轰”、“激波”和“CE/SE方法”，这些都是研究的核心要素。这项研究对于优化脉冲爆轰发动机的设计，提升其性能表现具有重要的理论价值和实际应用意义。通过深入了解喷管对压力变化的影响，工程师们可以根据具体需求选择最合适的喷管结构，以适应不同的应用场景和性能需求。