脉冲爆轰发动机爆轰过程数值模拟研究

"单次脉冲爆轰发动机工作过程的数值模拟" 本文主要探讨了单次脉冲爆轰发动机(Pulsed Detonation Engine, PDE)的工作过程，通过数值模拟的方法来深入理解其内部机制和流场特性。爆轰发动机利用爆轰波的能量转换化学能，从而产生高效动力，其潜在应用领域包括航空航天。由于PDE具有重量轻、结构简单、热效率高、推力大的优点，被认为是未来动力系统的一种创新选择。 作者们采用了二维轴对称Navier-Stokes方程，结合14组分和19个基元反应的CH4-O2-N2详细化学反应动力学机理，对爆轰过程进行建模。模拟涵盖了从爆轰波的生成、稳定传播到进入尾喷管后的整个流程，以及爆轰波在管内成长、传播、衰减为激波并进入外部流场的过程。这些模拟揭示了爆轰波在爆轰管内的动态演变，特别是在出口端附近区域，复杂的涡旋和激波相互作用的细节。 文章还分析了轴线上的压力分布和封闭端的压力变化，这对于理解和优化脉冲爆轰发动机的性能至关重要。通过这种方式，研究提供了对PDE工作原理的深入认识，并为设计和开发这类发动机提供了有价值的信息。 文献回顾中提到，过去的研究主要集中在爆轰管内部的流场分析，而对外部流场的数值模拟和理论分析则相对较少。本研究填补了这一空白，使用了先进的计算方法来模拟整个PDE的工作过程，这在国内外文献中是鲜见的。 该研究通过详细的数值模拟，为单次脉冲爆轰发动机的设计和优化提供了新的见解，对于推动PDE技术的发展具有重要意义。其结果有助于未来工程师更好地理解和控制爆轰过程，以实现更高效、可靠的发动机设计。