Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự phụ thuộc của áp suất, sự cháy và các đặc tính tần số vào hình học buồng đốt của động cơ phản lực xung có van
Tóm tắt
Bài báo hiện tại thảo luận về phân tích thực nghiệm các động cơ phản lực xung có van dựa trên thiết kế Curtis-Dyna và các kết quả liên quan. Bằng cách điều chỉnh chiều dài buồng đốt, chiều dài ống thoát và thêm một nắp phễu ở cuối phía sau, mười hai cấu hình động cơ phản lực xung khác nhau đã được thử nghiệm. Một mảng cảm biến áp suất piezoelectric phân bố theo trục và các điện cực ion cho thấy động lực áp suất và sự cháy bên trong các thiết bị này. Bằng chứng thu được cho thấy rằng các động cơ phản lực xung Curtis-Dyna có van của các cấu hình đã thử nghiệm hành xử giống như một cộng hưởng Helmholtz. Mỗi chu kỳ của một động cơ phản lực xung bao gồm các sự kiện cháy bị hạn chế cả về thời gian và không gian. Việc thay đổi hình học tạo ra một độ không ổn định tần số thấp được điều chế bởi biên độ bên trong động cơ phản lực xung, điều này được đặc trưng bởi áp suất chu kỳ cực đại thay đổi theo hình sin. Tần số hoạt động, áp suất cực đại và hoạt động cháy của các động cơ phản lực xung được đặc trưng để chỉ ra rằng hoạt động cơ động cơ phản lực xung đáng tin cậy yêu cầu sự kết hợp thích hợp — được xác định bởi độ trễ thời gian thấp — giữa các đỉnh áp suất và các sự kiện cháy.
Từ khóa
#động cơ phản lực xung #thiết kế Curtis-Dyna #cảm biến áp suất piezoelectric #động lực áp suất #cộng hưởng Helmholtz #instability #hoạt động cháyTài liệu tham khảo
Roy, G.D., Frolov, S.M., Borisov, A.A., Netzer, D.W.: Pulse detonation propulsion: challenges, current status, and future perspective. Prog. Energy Combust. Sci. 30, 545–672 (2004)
Putnam, A.A., Belles, F.E., Kentfield, J.A.C.: Pulse combustion. Prog. Energy Combust. Sci. 12, 43–79 (1986)
Meng, X., De Jong, W., Kudra, T.: A state-of-the-art review of pulse combustion: principles, modeling, applications and R&D issues. Renew. Sustain. Energy Rev. 55, 73–114 (2016)
Geng, T., Schoen, M.A., Kuznetsov, A.V., Roberts, W.L.: Combined numerical and experimental investigation of a 15-cm valveless pulsejet. Flow Turbul. Combust. 78, 17–33 (2007)
Geng, T., Zheng, F., Kuznetsov, A.V., Roberts, W.L., Paxson, D.E.: Comparison between numerically simulated and experimentally measured flowfield quantities behind a pulsejet. Flow Turbul. Combust. 84, 653–667 (2010)
Litke, P.J., Schauer, F.R., Paxson, D.E., Bradley, R.P., Hoke, J.L.: Assessment of the performance of a pulsejet and comparison with a pulsed-detonation engine. AIAA 2005–0228, 1–10 (2005)
Zinn, B.T.: Pulse combustion: recent applications and research issues (invited topical review). Proc. Combust. Inst. 24, 1297 (1992)
Geng, T., Kiker, A., Ordon, R., Kuznetsov, A.V., Zeng, T.F., Roberts, W.L.: Combined numerical and experimental investigation of a hobby-scale pulsejet. J. Propuls. Power. 23, 186–193 (2007)
Yungster, S., Paxson, D.E., Perkins, H.: Computational study of pulsejet-driven pressure gain combustors at high-pressure. In: 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Jt. Propuls. Conf. 1–17 (2013)
Soto-Nicolas, A.: Measurements on quarterwavelength tubes and Helmholtz resonators. J. Acoust. Soc. Am. 123, 3842 (2008)
Ingard, U.: On the theory and design of acoustic resonators. J. Acoust. Soc. Am. 25, 1037–1061 (1953)
Geng, T., Zheng, F., Kiker, A.P., Kuznetsov, A.V., Roberts, W.L.: Experimental and numerical investigation of an 8-cm valveless pulsejet. Exp. Therm. Fluid Sci. 31, 641–647 (2007)
Geng, T., Zheng, F., Kuznetsov, A.V., Roberts, W.L.: Numerical simulation on the effect of starting vortex ring on pulsejet thrust. In: 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Jt. Propuls. Conf. & Exhib (2007)
St. George, A.C., Driscoll, R.B., Munday, D.E., Gutmark, E.J.: Development of a rotating detonation engine facility at the University of Cincinnati. In: 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Reston, Virginia (2015)
Driscoll, R., Randall, S., St. George, A., Anand, V., Gutmark, E.J.: Shock-initiated combustion in an airbreathing, pulse detonation engine-crossover system. AIAA J. 54, 936–945 (2015)
Driscoll, R., St. George, A., Stoddard, W., Romanchuk, B., Munday, D., Gutmark, E.: Experimental study of shock transfer in a multiple pulse detonation-crossover system. In: 48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Reston, Virigina (2012)
Blomquist, C.A.: Experimental gas-fired pulse-combustion studies. Argonne National Laboratories. ANL/EES-TM-214 (1982)
Alster, M.: Improved calculation of resonant frequencies of Helmholtz resonators. J. Sound Vib. 24, 63–85 (1972)
Rubayi, N.A.: Acoustic vibrations in intake manifold system and the supercharging of engines. Appl. Acoust. 5, 39–53 (1972)
Paris, E.T.: On doubly-resonated hot-wire microphones. Math. Phys. Character. 101, 391–410 (1922)
Paxson, D.E., Dougherty, K.: Ejector enhanced pulsejet based pressure gain combustors: an old idea with a new twist. In: 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Jt. Propuls. Conf. Exhib. 1–15 (2005)
Griffin, S., Lane, S.A., Huybrechts, S.: Coupled helmholtz resonators for acoustic attenuation. J. Vib. Acoust. 123, 11 (2001)
Lee, J.H.S.: The Detonation Phenomenon. Cambridge University Press, Cambridge (2008)
Berndt, P., Klein, R.: Modeling the kinetics of the shockless explosion combustion. Combust. Flame. 0, 1–11 (2016)
Lu, X., Han, D., Huang, Z.: Fuel design and management for the control of advanced compression-ignition combustion modes. Prog. Energy Combust. Sci. 37, 741–783 (2011)
Bobusch, B.C., Berndt, P., Paschereit, C.O., Klein, R.: Shockless explosion combustion: an innovative way of efficient constant Volume Combustion in gas turbines. Combust. Sci. Technol. 186, 1680–1689 (2014)
Berndt, P., Klein, R., Paschereit, C.O.: A kinetics model for the shockless explosion combustion. In: Volume 4B: Combustion, Fuels and Emissions. p. V04BT04A034. ASME (2016)