《受限超聲速流道中反應邊界層對爆震傳播影響機制研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由周進擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：受限超聲速流道中反應邊界層對爆震傳播影響機制研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：周進
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目在成功研製的連續式預混超聲速加熱器基礎上，擬發展一套帶有湍流燃燒模型的爆震數值模擬程式，通過理論建模、實驗研究和數值模擬，針對受限超聲速流道中反應邊界層對爆震傳播的影響機理進行研究。對斜爆震在壁面的馬赫反射引起爆震前傳問題建立模型，通過數值模擬和實驗研究以驗證並完善模型，分析斜爆震波在壁面反射時引起邊界層分離對爆震前傳的影響。再開展邊界層湍流燃燒不穩定性與爆震燃燒不穩定性的相互作用機理研究，分析受限超聲速流道中邊界層對爆震波傳播速度的影響。在此基礎之上，研究通過邊界層抽吸或增厚來達到爆震傳播特性的控制。研究結果有望為未來高超聲速爆震發動機的工程實際套用奠定基礎。
結題摘要
斜爆震發動機通常在燃燒室內設定斜劈等物體產生斜激波，利用斜激波誘導超聲速預混氣直接起爆形成爆震波來組織燃燒。理論上能在更高飛行馬赫數下維持更高性能，且輕熱防護要求更低，燃燒室尺寸小，結構重量輕，因此斜爆震發動機一直以來都備受關注。但由於對於斜爆震燃燒基礎研究不夠深入，特別是對發動機受限空間內超聲速預混氣中爆震傳播特性的研究不足，極大阻礙了斜爆震駐定特性和穩定性的認識，從而也影響斜爆震發動機套用進度。 為了解受限流道中反應邊界層與爆震波相互作用的基本規律，探索斜爆震在高超聲速推進領域的工程套用前景，課題主要開展了以下幾個方面的研究。 （1）對斜爆震波的不同過渡區結構的形成機理進行了理論分析和數值模擬研究，得到了能夠用於過渡區結構預測的經驗公式。分析了不同過渡區結構的穩定性和循環效率，並根據經驗公式分析了斜爆震發動機的最優工況； （2）對斜爆震反射過程進行理論分析和公式推導，得到了變比熱比條件下的斜爆震關係式，對傳統雙波和三波理論在斜爆震反射問題中的適用性進行了討論； （3）對受限超聲速流道中存在的邊界層影響下的爆震波傳播和斜爆震波反射問題進行了數值模擬研究，得到了三種典型的斜爆震反射類型，並對其結構特性進行了分析； （4）對湍流條件下的斜爆震波的起爆和駐定問題進行了系統研究，得到了湍流對於斜爆震起爆極限和過渡區結構的影響規律； （5）對來流邊界層以及邊界層抽吸條件下的斜爆震流場進行了研究，探索了通過控制邊界層調整斜爆震特性的主動控制方法。 （6）對受限超聲速流道中存在的其他類型的剪下層和爆震波反射現象進行了研究。 課題研究內容從最基本的爆震理論出發通過理論和數值模擬研究，輔以實驗研究，對爆震與邊界層相互作用的問題進行了系統研究分析，為推動斜爆震發動機走向工程套用提供有力的數據支撐，取得了預期的研究效果。
