The present invention provides a method for increasing the pulse detonation detonation engine thrust coefficient and nozzle in pulse detonation engine tail nozzle is greater for nozzle spacing along the axial direction inside the introduction of not less than two groups of annular jet distance, a group of jet nozzle throat most need is arranged in front of over expansion phenomenon, each ring jet arranged uniformly along the circumference, along with jet nozzle axis perpendicular to the radial direction into the nozzle. Improves the structure of the traditional Laval nozzle expansion is greater in the method of the invention, the introduction and the difference between the number of shares of Maher center mainstream small annular subsonic jet in the specific position, the formation of a new control surface in the mainstream outside of the mainstream, the actual expansion ratio is closer to the optimal value, effectively improve the thrust coefficient of engine the. At the same time, because the jet is annular jet, it can achieve the effect of axial symmetry at the nozzle outlet, and the thrust of the engine is in the direction of the nozzle axis.
【技术实现步骤摘要】
一种提高脉冲爆轰发动机推力系数的方法及喷管
本专利技术属于发动机尾喷管
,具体涉及一种提高脉冲爆轰发动机推力系数的方法及适用该方法的非定常环形射流控制喷管。
技术介绍
基于空气动力学的定常喷管设计研究已相对成熟,但针对非定常流的喷管设计却至今未有突破性进展。随着脉冲爆轰发动机(PulseDetonationEngine,简称PDE)、脉动发动机等非定常发动机的研究与应用,非定常流中的喷管设计成为研究者需要突破的重要技术,研究者需要通过喷管将非定常发动机燃烧室内产生的热能充分地转化为增加发动机推力的动力能。而此类发动机不同于常规发动机,其燃烧室和喷管内流场不稳定,具有非定常性、周期性,因此常规定常喷管的设计理念在这里不再适用,固定尺寸的喷管无法长期工作在最佳膨胀状态下。脉冲爆轰发动机以脉冲式爆轰波为基础,爆轰波能产生极高的燃气压力和燃气温度,以每秒几千米的速度向未燃混合物传播,爆轰燃烧过程接近等容过程。根据热力学理论知基于等容燃烧的发动机Humphrey循环比基于等压燃烧的发动机Brayton循环具有更高的热循环效率。脉冲爆轰发动机燃烧理论上的优势如何转化为推进性能上的优势至今仍困扰着众多学者,要将高温高压爆轰燃气的热能转化为发动机的推进性能,途径之一就是在其尾部安装合适的喷管。而PDE的温度和压力大跨度特性和非定常特性一直制约着其非定常喷管的设计,至今学者对该发动机喷管的设计还未得出一致的结论,PDE喷管的最佳构型与燃料、填充率、频率、高度、飞行马赫数等工作参数紧密相关。根据相关研究,PDE若采用固定结构喷管,甚至会出现同一类喷管在发动机不同工作状态 ...
【技术保护点】
一种提高脉冲爆轰发动机推力系数的方法,其特征在于:在脉冲爆轰发动机尾部喷管扩张段壁面向喷管内部沿喷管轴向方向等间距引入不少于两组的环形射流,距离喷管喉部最近的一组射流需要布置在过膨胀现象出现位置之前;每组环形射流沿周向均匀布置,射流沿与喷管中心轴线垂直的径向方向进入喷管,环形射流对主流控制呈现轴对称型,在主流外侧形成新的控制面,能够使主流出口的推力合力方向平行于发动机中心轴,使主流实际膨胀比更接近最佳值,以此来提高发动机的推力系数。其中,射流总压设置需要保证:在脉冲爆轰发动机排气后期喷管内出现过膨胀时,射流开始进入喷管扩张段;喷管的喉部面积为喷管喉部达到音速时的临界面积的80%‑90%。
【技术特征摘要】
1.一种提高脉冲爆轰发动机推力系数的方法,其特征在于:在脉冲爆轰发动机尾部喷管扩张段壁面向喷管内部沿喷管轴向方向等间距引入不少于两组的环形射流,距离喷管喉部最近的一组射流需要布置在过膨胀现象出现位置之前;每组环形射流沿周向均匀布置,射流沿与喷管中心轴线垂直的径向方向进入喷管,环形射流对主流控制呈现轴对称型,在主流外侧形成新的控制面,能够使主流出口的推力合力方向平行于发动机中心轴,使主流实际膨胀比更接近最佳值,以此来提高发动机的推力系数。其中,射流总压设置需要保证:在脉冲爆轰发动机排气后期喷管内出现过膨胀时,射流开始进入喷管扩张段;喷管的喉部面积为喷管喉部达到音速时的临界面积的80%-90%。2.一种基于权利要求1所述方法的非定常环形射流控制喷管,其特征在于:包括收敛段(1)和扩张段(2),所述扩张段(2)内外壁之间沿喷管轴向设置不少于两组将喷管内部与外部连通的环形射流通孔。3.根据权利要求2所述的一种非定常环形射流控制喷管,其特征在于:所述射流通孔沿喷管的轴向等间距设置,所述距离喷管喉部最近的一组射流通孔设置在过膨胀现象出现位置之前。4.根据权利要求2所述的一种非定常环形射流控制喷管,其特征在于:所述喷管扩张段(2)的型面为钟形,所述喷管的喉部面积为喷管喉部达到音速时的临界面积的80%-90%。5.根据权利要求2所述的一种非定常环形射流控制喷管,其特征在于:每组射流通孔由注流孔(4)、环形通道(5)和出流环孔(6)组成,所述环形通道(5)为扩...
【专利技术属性】
技术研发人员:王研艳,杨燕,张玲,王斌,翁春生,
申请(专利权)人:南京工业职业技术学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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