爆震燃烧室中燃油喷射/混合与爆震波传播相互影响的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51876182
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    黄玥
  • 依托单位：
    厦门大学
  • 学科分类：
    E0604.燃烧学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

One of the governing factors in obtaining an effective detonation regime belongs to the fast and effective mixing with the separate injection of fuel and oxidizer in the region of detonation wave propagation. This proposal intends to study the mechanism of the interaction between fuel injection/mixing and detonation wave propagation and the effect of non-uniform mixing of gaseous and liquid fuels on the stable propagation of detonation waves and the process of droplet breakup, evaporation, and atomization of transverse fuel jets driven by detonation waves will be determined. The fuel injection problem coupled detonation wave is simplified as a problem of the interaction between a stable propagation detonation wave and the fuel injection/mixing interaction. Firstly, the experimental and numerical studies on the stable propagation of detonation waves under non-premixed conditions of gaseous fuels were carried out and the propagation characteristics of detonation waves in non-premixed cracked kerosene is an important concern. Secondly, kerosene steam injection and mixing and the stable transmission mechanism of detonation waves are studied. Finally, the response of a liquid jet in a detonation driven crossflow is studied, including the dynamic characteristics of the droplet breakup and evaporation. In addition, the high-resolution numerical simulation of the dynamic propagation of the detonation wave in the non-uniform gas mixture and the dynamics of the droplet breakup process driven by the detonation wave is also one of the concerns of the project.
爆震波传播区域中燃料和氧化剂喷射的快速有效混合是爆震发动机稳定工作的关键性因素之一，本项目拟开展爆震燃烧室内燃油喷射/混合与爆震波传播相互影响的机制研究，探索气态和液态燃料的非均匀混合对爆震波稳定传播的影响以及爆震波驱动下横向燃油射流的破碎、蒸发和雾化的过程。将爆震燃烧室中耦合爆震波的燃油喷射问题简化为一个稳定传播爆震波与燃油喷射/混合相互作用影响问题，首先对开展气态燃料非预混条件下的爆震波稳定传播的试验和数值研究，其中非预混航空煤油裂解气的爆震波传播特性研究是一项重要的研究内容；其次研究煤油蒸汽喷射和混合以及爆震波稳定传播机制；最后研究爆震波对横向燃油喷射的影响，包括爆震波驱动的液滴破碎和蒸发等动力学特性研究。此外，非均匀混气中爆震波稳定传播和爆震波驱动液滴破碎动力学过程的高分辨率数值模拟也是项目关注内容之一。

结项摘要

旋转爆震发动机中燃料/氧化剂喷射和掺混对爆震波的影响及非预混环境下爆震波的快速起爆与稳定传播是爆震发动机稳定工作的关键性因素之一。本项目构造了非预混/非均匀进气的旋转爆震发动机数值模拟和探究非预混液态燃料与爆震波相互作用的实验载体，进行爆震燃烧室中燃油喷射/混合与爆震波传播相互影响的研究工作。主要研究结果如下：.（1）在简化的二维旋转爆震燃烧室的研究中，可以发现：爆震波强度总是与入射总温呈负相关关系，而与入射总压呈正相关关系；改变入射当量比带来的旋转爆震燃烧室的变化较为复杂。在非预混喷注时，低当量比燃料的爆震波燃烧效率较高，燃烧室损失较低。但是低当量比也意味着燃烧速度较慢，出现大量未燃气团。因此，为了保证真实情况下的旋转爆震发动机的工作性能，燃料进入燃烧室之前，在保证燃料活性的基础上，需要尽可能降低燃料初始温度并增加燃料的初始压力，最终找到一个平衡点，既能够保证燃料进入流场时燃烧速度较慢，经过爆震波面时又能够最大限度地进行燃烧。.（2）在三维旋转爆震燃烧室的冷态流场中，分别对比不同的燃油/氧气喷注结构带来的流场差异，发现燃料液滴破碎情况受燃料液滴喷射速度的影响较小，但是燃料喷射结构的不同会导致煤油液滴的破碎情况有较大差异；对比不同喷注结构带来的燃烧场的差异可以发现，从释热率、爆震波强度波动和压力回传的角度，不同喷注结构带来的燃烧场各有优缺点。压力增益是旋转爆震燃烧室最重要的性能指标之一，本项目选择其作为评价标准，发现燃料/氧化剂非预混喷注下的旋转爆震燃烧室的总压增压都为负值，交叉喷注结构（SIJ）的整体性能更优，在进行旋转爆震燃烧室燃料/氧化剂喷注设计时可以进行结构与燃烧性能上的参考。.（3）在实验验证过程中，改变喷注温度与喷注压力所得结论与数值模拟相近，增加喷注温度与降低喷注压力都会带来爆震波强度的降低。气态燃料与液态燃料在燃烧室内与爆震波的相互作用过程差别很大，液态燃料在爆震燃烧室内作用过程稍微复杂，液态燃料的释热过程可以分为激波加热区域、蒸发燃烧区域和火焰面，在使用流场可视化纹影技术对流场进行观测后深入剖析了这个过程，为真实旋转爆震发动机的工程化提供了一些指导作用。另外对爆震波与非均匀混气的相互作用也进行了观察，在经过可燃气团时，爆震波面处会发生局部爆炸，促使火焰面追赶前导激波，经过空气间隙时又快速解耦。因此对于不同燃料，燃料的喷射间隙也非常重要，在设计燃料/

项目成果

期刊论文数量（16）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
On the evolutions of triple points structure in wedge-stabilized oblique detonations
楔稳定斜爆三点结构的演化
  • DOI：
    10.1063/5.0090975
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Physics of Fluids
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Zhenye Luan;Yue Huang;Ralf Deiterding;Yancheng You
  • 通讯作者：
    Yancheng You
Effects of wall cooling with microchannels on swirl combustor performance
微通道壁冷却对旋流燃烧器性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ast.2020.106160
  • 发表时间：
    2020-11
  • 期刊：
    AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Huang Yue;Feng Xinchi;Lin Zhiwei;You Yancheng
  • 通讯作者：
    You Yancheng
级间旋转爆震涡轴发动机热力过程及性能分析
  • DOI：
    10.13675/j.cnki.tjjs.200894
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    推进技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵廷;朱剑锋;黄兴;黄玥;尤延铖
  • 通讯作者：
    尤延铖
Flow characterization during the flame acceleration and transition-to-detonation process with solid obstacles and fluid jets
具有固体障碍物和流体射流的火焰加速和过渡到爆炸过程中的流动特性
  • DOI：
    10.1007/s00193-022-01100-7
  • 发表时间：
    2022-10
  • 期刊：
    Shock Waves
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Z. Luan;Y. Huang;R. Deiterding;H. Peng;Y. You
  • 通讯作者：
    Y. You
Three-dimensional simulation of a rotating detonation engine in ammonia/hydrogen mixtures and oxygen-enriched air
氨/氢混合物和富氧空气中旋转爆震发动机的三维模拟
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2022.11.029
  • 发表时间：
    2022-11
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Zhipeng Sun;Yue Huang;Zhenye Luan;Sijia Gao;Yancheng You
  • 通讯作者：
    Yancheng You

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其他文献

考虑来流边界层的超燃燃烧室喷射特性
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  • 通讯作者：
    黄玥
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  • 发表时间：
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    --
  • 发表时间：
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  • 作者：
    黄玥
  • 通讯作者：
    黄玥
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄玥;刘焱光;Khim Boo-Keum;蒋辉
  • 通讯作者：
    蒋辉

其他文献

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黄玥的其他基金

轴向进气流动状态与旋转爆震燃烧工作模态相互作用及耦合特性
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    2023
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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