爆震组合循环发动机研究导论
出版时间：2014年版
内容简介
爆震组合循环发动机是本世纪初提出的全新动力概念，预计应用于高超声速飞行器以及空天飞机。多模态爆震组合发动机包含四个运行模态：加装引射器的脉冲爆震火箭发动机（EAPDRE）模态、脉冲正爆震波发动机（PNDWE）模态、稳态斜爆震波发动机（ODWE）模态和纯脉冲爆震火箭发动机（PDRE）模态。由于爆震组合循环发动机有着明确的应用前景，但国外对其相关技术高度保密、对其只进行了粗线条的描述，推动爆震组合循环发动机必须建立在自力更生、大胆创新的基础上。《爆震组合循环发动机研究导论》力图对爆震组合循环发动机各模态的研究现状和发展趋势进行较全面的总结，系统地阐述了作者近五年来在国家自然科学基金、863计划和高校博士点基金资助下所取得的最新研究成果，着重介绍爆震组合循环发动机各模态的理论基础、性能分析方法、关键技术以及数值模拟。
目录
第1章 绪论1.1 爆震推进应用的三种基本形式1.1.1 脉冲爆震发动机1.1.2 驻定爆震发动机1.1.3 旋转爆震发动机1.2 爆震组合循环发动机概念介绍1.3 本书主要内容介绍
第2章 发展高性能脉冲爆震火箭发动机的实验研究2.1 高频脉冲爆震火箭发动机的实验探索2.1.1 实现脉冲爆震火箭发动机高频运行的关键技术2.1.2 极限工作频率2.1.3 进一步提高频率的设计方案2.2 螺旋凹槽作为爆震增强装置2.3 基于主动冷却的燃油加温技术2.3.1 原理及技术简介2.3.2 实验装置及方法2.3.3 主动冷却技术对脉冲爆震火箭发动机性能的影响2.3.4 结论2.4 脉冲爆震火箭发动机性能调节规律研究2.4.1 瞬时推力测量2.4.2 脉动流量测量2.4.3 填充分数随工作频率的变化2.4.4 平均推力随工作频率的变化2.4.5 平均推力随填充分数的变化2.4.6 可爆混合物比冲随工作频率的变化2.4.7 可爆混合物比冲随填充分数的变化2.5 尾喷管构型的实验研究2.5.1 引言2.5.2 研究方法及实验装置2.5.3 实验结果及分析2.5.4 小结2.6 多分支管脉冲爆震火箭发动机的实验研究2.6.1 转折角度对于爆震波强度的影响2.6.2 分支管数目对于爆震波强度的影响2.6.3 各种构型的平均推力比较2.7 小结
第3章 脉冲爆震火箭发动机多循环工作过程数值仿真3.1 准一维模型和数值方法3.1.1 控制方程3.1.2 Strang算子分裂3.1.3 空间离散3.1.4 时间离散3.1.5 化学源项处理3.2 参数选择及程序验证3.2.1 参数选择3.2.2 一维爆震波3.3 物理模型和数值方法3.4 直爆震管流动特性和性能3.4.1 流动特性3.4.2 占空比的影响3.5 收敛扩张喷管对流动和性能的影响3.5.1 流动特性3.5.2 占空比的影响3.6 收敛喷管对流动和性能的影响3.6.1 流动特性3.6.2 占空比的影响3.7 扩张喷管对流动和性能的影响3.7.1 流动特性3.7.2 占空比的影响3.8 小结
第4章 基于等容循环的脉冲爆震火箭发动机性能分析4.1 各种性能估算分析模型简介4.1.1 基于热力循环分析方法的零维模型4.1.2 基于推力壁压力积分法的性能分析模型4.1.3 基于一维非定常特征线理论的性能分析模型4.1.4 等容循环分析模型4.2 基于等容循环模型的性能计算4.2.1 等容循环模型4.2.2 性能计算过程4.2.3 结果与分析4.3 基于等容模型的脉冲爆震火箭发动机尾喷管分析和设计4.3.1 分析方法4.3.2 结果和讨论4.4 小结
第5 章脉冲爆震火箭发动机引射模态的实验研究5.1 引言5.2 非稳态引射器结构设计对增推效果的影响5.2.1 实验装置5.2.2 实验方法5.2.3 实验结果及分析5.3 工作频率对引射器增推效果的影响5.3.1 实验装置5.3.2 实验结果及分析5.3.3 小结5.4 引射器内二次爆震的实验探索5.4.1 实验装置5.4.2 实验过程和分析5.4.3 二次爆震实验5.5 小结
第6章 脉冲正爆震波发动机理论分析6.1 引言6.1.1 脉冲正爆震波发动机相关理论和数值研究6.1.2 脉冲正爆震波发动机相关实验研究6.2 滞止的Hugoniot方程6.3 沿Hugoniot曲线的熵变6.3.1 稳态正爆震与稳态爆燃6.3.2 脉冲正爆震波发动机与亚燃冲压发动机6.3.3 脉冲正爆震波发动机与超燃冲压发动机6.4 脉冲正爆震波发动机的优势飞行马赫数范围6.5 出口条件的影响6.6 小结
第7章 斜爆震发动机的性能分析7.1 引言7.2 数学模型7.2.1 斜激波7.2.2 燃料混合7.2.3 爆震波后气流偏转和喷管内等熵膨胀7.2.4 斜爆震波发动机的性能计算7.3 斜爆震发动机性能计算的结果分析7.4 斜爆震波发动机和超燃冲压发动机的性能对比7.5 小结
第8章 超声速流中爆震起始与传播的数值模拟8.1 控制方程和数值方法8.1.1 二维多组分欧拉方程8.1.2 多组分理想气体状态方程8.1.3 化学反应速率表示8.1.4 Strang算子分裂法8.1.5 非定常流的双时间步长法8.1.6 化学反应源项的处理8.1.7 控制方程的空间离散8.1.8 控制方程的时间离散8.2 计算模型和初始条件8.3 爆震室进口马赫数的影响8.3.1 爆震室进口马赫数1.58.3.2 爆震室进口马赫数2.58.3.3 爆震室进口马赫数3.58.3.4 爆震室进口马赫数5.08.3.5 爆震室进口马赫数6.08.3.6 不同爆震室进口马赫数结果的对比8.4 爆震室收敛角度的影响8.5 爆震室收敛段长度的影响8.6 小结参考文献附录
