本书主要基于国防科技大学爆震推进研究小组近15年来的研究成果编著而成,重点关注了旋转爆震的基础概念、传播特性、自持机理,总结了燃烧室构型对旋转爆震的影响,并且突出旋转爆震与液体火箭发动机高频切向不稳定关联这一特色,最后介绍了旋转爆震应用于冲压发动机的情况。主要分为三个部分:第一部分主要介绍研究背景及基础概念,第1章主要介绍爆震发动机的研究背景,第2章主要介绍爆震燃烧的基本理论;第二部分主要介绍旋转爆震传播特性、自持机理、构型的影响、旋转爆震与不稳定的关联等,第3章主要介绍环形燃烧室旋转爆震自持传播特性,第4章主要介绍旋转爆震波自持传播机理,第5章主要介绍燃烧室构型及特征参数对旋转爆震的影响,第6章主要介绍旋转爆震与燃烧不稳定;第三部分主要介绍旋转爆震冲压发动机的研制进展,第7章主要介绍冲压基旋转爆震波传播特性及其对来流的影响。
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军队科技进步奖一等奖、国家科技进步奖一二等奖、国家技术发明奖二等奖等
目录
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.1.1 燃烧与火焰 1
1.1.2 爆震燃烧 2
1.2 发动机燃烧及热力循环 3
1.3 爆震发动机种类及工作原理 6
1.3.1 脉冲爆震发动机 7
1.3.2 脉冲爆震冲压发动机 8
1.3.3 超声速脉动爆震冲压发动机 9
1.3.4 斜爆震发动机 10
1.3.5 旋转爆震发动机 12
参考文献 22
第2章 爆震理论基础 27
2.1 经典CJ理论 27
2.1.1 兰金雨贡尼奥公式 27
2.1.2 CJ爆震波理论 30
2.2 ZND模型 38
2.3 爆震波的起爆 41
2.3.1 直接起爆 41
2.3.2 爆燃转爆震过程 43
2.4 爆震波结构 47
2.5 螺旋爆震和旋转爆震 52
2.5.1 螺旋爆震 53
2.5.2 旋转爆震 55
2.6 本章小结 62
参考文献 63
第3章 火箭基旋转爆震自持传播特性 67
3.1 试验系统与方法介绍 67
3.1.1 试验系统介绍 67
3.1.2 试验时序 69
3.1.3 自持工况范围 69
3.2 同向模式 71
3.2.1 单波模态分析 72
3.2.2 双波模态分析 84
3.2.3 混合单/双波模态介绍 88
3.2.4 旋转爆震波改变传播方向现象 89
3.3 双波对撞模式 91
3.3.1 试验结果分析 91
3.3.2 数值结果分析 94
3.4 旋转爆震自适应特性 101
3.4.1 基准工况 101
3.4.2 调节工况 102
3.5 本章小结 108
参考文献 108
第4章 冲压旋转爆震波传播特性及其对来流的影响 110
4.1 试验系统介绍 110
4.2 冲压旋转爆震传播特性 112
4.2.1 单波模态 112
4.2.2 双波模态 117
4.2.3 双波对撞 119
4.3 冲压旋转爆震对来流的影响 123
4.3.1 超声速入流模态 123
4.3.2 亚声速入流模态 127
4.3.3 进气道受影响模态 129
4.3.4 对来流影响的模态变化规律 132
4.4 冲压旋转爆震对来流的影响因素分析 133
4.4.1 来流总温的影响 135
4.4.2 来流总压的影响 136
4.4.3 尾喷管的影响 137
4.4.4 反应区位置的影响 138
4.4.5 燃烧室宽度 139
4.4.6 冲压旋转爆震对来流影响边界的理论分析 139
4.5 氢气燃料冲压旋转爆震原理样机 141
4.5.1 自由射流试验过程介绍 141
4.5.2 高频压力结果分析 144
4.5.3 推力性能分析 146
4.6 液体煤油冲压旋转爆震原理样机 146
4.7 本章小结 147
参考文献 148
第5章 燃烧室构型对旋转爆震传播特性的影响 150
5.1 环形燃烧室 150
5.1.1 燃烧室宽度 150
5.1.2 内柱长度 154
5.2 无内柱燃烧室 161
5.2.1 可行性及促燃机制 162
5.2.2 燃烧室直径 169
5.3 环形凹腔燃烧室 172
5.3.1 可行性及促燃机制 173
5.3.2 凹腔长深比的影响 175
5.4 变曲率燃烧室 177
5.4.1 跑道形燃烧室 178
5.4.2 异形跑道燃烧室 180
5.4.3 圆角矩形 180
5.5 本章小结 184
参考文献 184
第6章 旋转爆震波自持传播机理 188
6.1 侧向膨胀爆震波传播模式 188
6.1.1 试验系统及工况 188
6.1.2 自持模式 190
6.1.3 熄爆模式 193
6.1.4 临界模式 195
6.1.5 自持工况边界 197
6.2 侧向膨胀爆震极限 198
6.2.1 侧向膨胀速度亏损理论模型 198
6.2.2 理论与试验结果对比 201
6.3 爆震波周向传播模式 202
6.3.1 不稳定传播模式 204
6.3.2 稳定传播模式 210
6.3.3 周向传播模式变化规律 214
6.4 周向传播模式的试验验证 215
6.5 本章小结 220
参考文献 220
第7章 旋转爆震与燃烧不稳定 222
7.1 高频不稳定燃烧的爆震机理研究历程 222
7.2 旋转爆震与高频切向燃烧不稳定对比分析 224
7.2.1 旋转爆震传播频率理论分析 224
7.2.2 燃烧室固有声学频率理论分析 225
7.3 边区喷注条件下旋转爆震波传播特性 227
7.3.1 工况分布与典型模态 229
7.3.2 传播频率分析 232
7.3.3 不同点火时序爆震波流场特征 235
7.4 双区喷注条件下旋转爆震波传播特性 237
7.4.1 双区喷注试验构型介绍 238
7.4.2 外环喷注结果分析 238
7.4.3 内/外共同喷注结果分析 240
7.4.4 内喷注结果分析 241
7.5 压力波反应区耦合特性分析 243
7.5.1 高频压力特性对比 243
7.5.2 燃烧区分布特性对比 245
7.5.3 压力波/燃烧区耦合特性对比 248
7.5.4 不同耦合模式的机理分析 250
7.6 本章小结 251
参考文献 251