內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)非定常燃燒特性數(shù)值研究.pdf

1、內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)是一種集波轉(zhuǎn)子技術(shù)、高效低排放燃燒技術(shù)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)為一體的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)，它具有壓力波增壓效率高、非定常燃燒（如脈沖爆震燃燒、等容燃燒等）熱循環(huán)效率高、分層燃燒低排放和自身冷卻等優(yōu)勢(shì)。本文建立內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子熱力學(xué)循環(huán)分析模型，對(duì)內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子進(jìn)行性能分析，并建立物理模型，數(shù)值模擬了內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子內(nèi)的流動(dòng)和燃燒特性。主要研究成果如下：
　　（1）研究了將內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子應(yīng)用于某渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)之后發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能的變化，結(jié)果表明，應(yīng)用內(nèi)

2、燃波轉(zhuǎn)子之后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸功和總效率最大提高了35.7％，燃油消耗率降低了23.6%，熵增最大降低了7.6%。綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能和轉(zhuǎn)子通道內(nèi)殘余燃?xì)饬績(jī)煞矫嬉蛩?，?nèi)燃波轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)最適合在轉(zhuǎn)子通道出口馬赫數(shù)為0.6的時(shí)候工作。在馬赫數(shù)為0.6時(shí)，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)總效率和輸出軸功率提高了19.88%，燃油消耗率降低了16.58%，熵增降低了6.52%。
　?。?）通過(guò)數(shù)值模擬內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子內(nèi)的流動(dòng)特性，得出在進(jìn)出口壓差為87386.16Pa

3、時(shí)內(nèi)燃波
　　轉(zhuǎn)子預(yù)壓縮使壓氣機(jī)來(lái)流增壓約26.33%，溫度增加了8.16%，通道內(nèi)形成了較理想的燃料分布，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)總體效率、可靠點(diǎn)火和組織燃燒；內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子排氣端口的氣流速度分布比較均勻；在波轉(zhuǎn)子內(nèi)，進(jìn)氣端口與轉(zhuǎn)子通道接觸的地方湍流耗散率較強(qiáng)。通過(guò)改變波轉(zhuǎn)子進(jìn)排氣端口間壓差發(fā)現(xiàn)，在較低的壓差下，預(yù)壓縮作用逐漸減弱，混氣形成狀況變差，在排氣端口處補(bǔ)充燃料后，轉(zhuǎn)子內(nèi)的混氣形成得到改善，但改變了通道內(nèi)的壓力溫度分布。減小轉(zhuǎn)速情況

4、下，混氣形成得到了明顯的改善，進(jìn)入通道內(nèi)的燃料量增加，但預(yù)壓縮作用減弱，尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低到2000rpm時(shí)，波轉(zhuǎn)子預(yù)壓縮的增壓比大幅度下降。
　　（3）分別研究了氫氣和丙烷作燃料時(shí)內(nèi)燃波轉(zhuǎn)子內(nèi)的燃燒特性，研究表明，如果以氫氣作燃料，波轉(zhuǎn)子內(nèi)迅速形成爆震燃燒，爆震波傳播速度達(dá)到2000m/s以上，峰值壓力達(dá)到1.8MPa；以丙烷作燃料，成功實(shí)現(xiàn)了等容燃燒，火焰?zhèn)鞑ニ俣葍H為100m/s左右，沒(méi)有形成爆震燃燒，但燃燒完成后，波轉(zhuǎn)子內(nèi)