爆震燃烧相比于传统等压燃烧方式具有燃烧速度快、自增压及燃烧熵增低等特点,这意味着以爆震燃烧替代现有传统发动机等压燃烧方式将大大提升现有发动机的推进性能水平,包括火箭发动机、燃气涡轮发动机、冲压发动机及组合动力发动机,同时针对不同发动机形式,为实现自增压燃烧室,爆震燃烧的组织方式也存在各种形式,本书重点从非定常爆震推进系统的共性问题出发,从循环分析方法、发动机推进性能、核心关键技术阐述其各自的特点及其分析设计方法,理清发动机总体设计思路,并通过与现有传统发动机动力装置推进性能的对比,论述各种非定常爆震推进系统可能的应用方向。
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参编国防科工委“十五”规划专著“脉冲爆震发动机原理及关键技术”,西北工业大学出版社,2005年。参编国防科工委“十五”规划教材“燃烧学”,西北工业大学出版社,2016年。国家自然科学基金面上项目“燃烧波旋转传播过程中爆燃向爆震转变机制研究”负责人;国家自然科学基金青年科学基金项目负责人
目录
丛书序
前言
第1章 爆震推进增推原理
1.1 引言001
1.2 发动机通用分析模型及循环分析002
1.2.1 发动机通用分析模型002
1.2.2 发动机热力循环分析004
1.3 燃烧过程的热力学分析006
1.3.1 一维燃烧波分析007
1.3.2 几种燃烧模式后热力学状态018
1.4 爆震推进的理论推进性能022
1.4.1 爆震推进基本形式及热循环过程022
1.4.2 爆震推进理论推进性能025
1.5 小结032
参考文献032
第2章 爆震的结构
2.1 引言033
2.2 一维爆震波结构034
2.2.1 基本特征034
2.2.2 理想气体ZND模型035
2.2.3 病态爆震039
2.2.4 非理想爆震042
2.3 一维爆震波结构的稳定性046
2.3.1 引言046
2.3.2 线性稳定性分析047
2.3.3 一维不稳定爆震的直接数值仿真051
2.4 多维爆震波结构056
2.4.1 基本特征057
2.4.2 螺旋爆震079
2.4.3 双胞格爆震088
2.5 小结094
参考文献094
第3章 边界条件对爆震的影响
3.1 边界层的影响096
3.2 粗糙管中的爆震102
3.3 扩张截面管中的爆震传播107
3.3.1 现象107
3.3.2 传播机制109
3.3.3 临界尺寸111
3.4 楔面对爆震波传播的影响115
3.4.1 斜楔面的影响115
3.4.2 曲面楔面的影响118
3.5 弯曲段中的爆震传播119
3.6 侧向稀疏影响下的爆震传播126
3.6.1 多孔壁面影响下的爆震波传播126
3.6.2 半受限通道内的爆震波传播129
3.7 小结134
参考文献135
第4章 爆燃向爆震转变
4.1 直接起爆能量137
4.1.1 Zeldovich关系式137
4.1.2 半经验关系139
4.1.3 其他影响因素140
4.2 爆燃142
4.2.1 一维模型分析142
4.2.2 火焰不稳定性146
4.3 爆燃向爆震转变现象148
4.4 光管内的火焰加速151
4.4.1 火焰加速过程151
4.4.2 加速到超声速火焰的距离152
4.5 障碍物管内的火焰加速154
4.5.1 火焰加速过程154
4.5.2 火焰传播特征158
4.5.3 火焰速度与传播距离关系159
4.5.4 加速到超声速火焰的距离161
4.6 弯管内的火焰加速163
4.6.1 火焰加速过程163
4.6.2 火焰传播速度及加速距离166
4.7 爆震触发167
4.7.1 爆震触发现象的分类167
4.7.2 SWACER机制168
4.7.3 光滑管中爆震触发准则171
4.7.4 障碍管中爆震触发准则172
4.7.5 弯管中爆震触发准则173
4.7.6 火焰加速和DDT发生的基本准则175
4.8 小结177
参考文献177
第5章 脉冲爆震发动机
5.1 脉冲爆震发动机工作原理179
5.1.1 脉冲爆震燃烧室工作过程179
5.1.2 脉冲爆震发动机分类181
5.2 脉冲爆震火箭发动机184
5.2.1 研究概况184
5.2.2 直管PDRE推进性能分析198
5.2.3 带喷管PDRE推进性能分析209
5.3 冲压式脉冲爆震发动机214
5.3.1 研究概述214
5.3.2 冲压式PDE推进性能分析225
5.4 脉冲爆震涡轮及组合式发动机239
5.4.1 研究概述239
5.4.2 PDTE推进性能分析253
5.5 小结262
参考文献263
第6章 连续爆震发动机
6.1 连续爆震发动机工作原理272
6.1.1 连续爆震燃烧室工作过程272
6.1.2 连续/脉冲爆震燃烧室工作特性对比275
6.1.3 连续爆震发动机分类278
6.2 连续爆震火箭发动机279
6.2.1 研究概况279
6.2.2 CDRE推进性能分析模型293
6.3 冲压式连续爆震发动机306
6.3.1 研究概况306
6.3.2 冲压式CDE推进性能模型316
6.4 连续爆震涡轮发动机321
6.4.1 研究概况321
6.4.2 连续爆震涡轮发动机推进性能分析332
6.5 小结351
参考文献352
第7章 驻定爆震发动机
7.1 驻定正爆震发动机360
7.1.1 推进方案360
7.1.2 正爆震波的驻定361
7.1.3 推进性能364
7.2 驻定斜爆震推进366
7.2.1 推进方案366
7.2.2 斜爆震波的驻定367
7.2.3 推进性能371
7.3 小结376
参考文献377