| Результаты этапа: Полученные важнейшие результаты
1. Разработана и отлажена программа численного моделирования внутрикамерных процессов в детонационном двигателе, использующем принцип вращения детонационной волны в кольцевом зазоре, а также принцип пульсирующего детонационного горения, для случая подачи горючего в газофазном режиме с учетом возникающей неоднородности формирования топливо-воздушной смеси.
2. Для описания этих процессов разработано два различных кода, один из которых позволяет рассчитывать переход горения в детонацию. Проведена верификация и валидация разработанных кодов.
3. Проведены сравнительные исследования организации процесса в кольцевой камере сгорания, исследована чувствительность процесса к изменению внешних определяющих параметров, в частности скорости подачи горючей смеси.
4. Установлено, что при работе пульсирующих детонационных устройств основная сложность связана с периодическим инициированием детонации в камере большого диаметра, что ввиду относительно малой энергии инициирования должно осуществляться посредством перехода горения в детонацию, либо путем перепускания детонационной волны из камеры.
5. Проведено исследование чувствительности детонационной волны к изменению внешних определяющих параметров, в частности, при добавлении углеводородов в смесь водорода с воздухом. Показано, что при достаточном искривлении детонационной волны наличие добавок может приводить к ее расщеплению на фронт ударной волны и отстающий от него фронт горения.
6. Для проведения сравнительных исследований осуществлено численное моделирование пульсирующих детонационных устройств при различных режимах их работы.
7. Установлено, что при работе пульсирующих детонационных устройств основная сложность связана с периодическим инициированием детонации в камере большого диаметра, что ввиду относительно малой энергии инициирования должно осуществляться посредством перехода горения в детонацию, либо путем перепускания детонационной волны из камеры малого сечения в камеру гораздо большего сечения.
8. Детонационная камера с вращающейся детонационной волной, казалось бы, лишена подобных недостатков. Однако, в результате проведенных исследований выяснилась исключительно высокая чувствительность вращающейся детонационной волны к изменению характеристик набегающего потока и состава смеси. При уменьшении осевой скорости набегающего потока происходит увеличение частоты вращения. При этом зона горючей смеси, образовывающаяся перед детонационной волной после каждого оборота, оказывается тоньше, кривизна волны при выходе в область сгоревшего газа возрастает, что ведет к отставанию зоны химической реакции от ударной волны. Подобный сценарий может вызвать полное затухание детонации.
9. На основании проведенного анализа схемы двигателя с вращающейся детонационной волной сделан вывод, что процесс обладает высокой чувствительностью к скорости подачи горючей смеси. Если при уменьшении скорости подачи горючей смеси в пульсирующем двигателе может просто уменьшиться частота импульсов, что приведет к частичной потере удельной тяги, то в двигателе с вращающейся детонационной волной это может привести к расщеплению и затуханию детонационной волны и, как следствие, к полной остановке двигателя.
10. Проанализированы результаты экспериментов в части измерения скорости волны и давления в канале на соответствующих удалениях от места инициирования. Результаты были использованы для валидации разработанных методик расчета.
|
