冷態試驗

冷態試驗主要是在常溫下開展的，研究對象主要是流場分布、流速分布等等、顆粒濃度場分布。而在冷態試驗的基礎上開展熱態實驗，更有理論依據。

熱態試驗主要是在實驗工作在高溫下開展，模擬實際顆粒燃燒的真實環境，得出的數據對實踐更具有指導意義。

基本介紹

• 中文名：冷態試驗
• 外文名：cold test
• 一級學科：航空航天
• 二級學科：空氣動力學
• 特點：常溫下展開
• 作用：可作為熱態試驗基礎

基本介紹

冷態實驗主要是在常溫下開展的，研究對象主要是流場分布、流速分布等等、顆粒濃度場分布。而在冷態實驗的基礎上開展熱態實驗，更有理論依據。
熱態實驗主要是在實驗工作在高溫下開展，模擬實際顆粒燃燒的真實環境，得出的數據對實踐更具有指導意義。

霧化效果實驗

脈衝爆震發動機(簡稱PDE)是一種利用脈衝式爆震波產生推力的新概念發動機。若發動機自帶氧化劑，以火箭模式工作則稱為脈衝爆震火箭發動機一(Pulse DetonationRockeE Engine )，簡稱PDRE。在PDRE的實際飛行中，由於氣態燃料的能量密度小，體積大，不實用，因而多採用液態燃料，通過霧化器將其轉變為噴霧狀，進而與空氣作用形成可爆混氣。這樣，我們必須考慮霧化、混合效果對PDRE總體性能的影響。

早在196年Williams利用一維理論分析了氣態氧化物中的不揮發性燃料噴霧，提出了一些關於爆震結構和穩定性的問題。經過40多年的研究，在霧化、混合領域取得了很大進展，指出油滴尺寸越小，發展成為穩定爆震的時間越短，強調為了快速起爆爆震以及與等價的氣相混合物的速度差降至最小，需要很細的粒子。目前，許多國家都在PDRE領域中展開了競爭。為了保持與國際同步發展，同時也為航空航天提供技術儲備，分析霧化、混合特性對PDRE總體性能的影響是十分必要的。

張華等主要基於所建立的PDRE冷態霧化和混合實驗，以水/壓縮空氣模擬煤油滾氣，側試在各種供應條件下的混合物粒度，分析其關鍵影響因素及影響機理，同時與熱態實驗進行對比。

結論如下：

（1）索太爾平均直徑隨供應壓力增大而減小，且離心噴嘴霧化、混合效果好於直射噴嘴。

（2）通過冷態實驗結果，我們預測了噴嘴在熱態實驗中爆震性能優劣，並通過熱態實驗驗證了我們的結論，帶頭部的離心噴嘴性能最好，直射噴嘴次之。

（3）通過以上結論，我們認為由於燃燒在微小油珠的表面進行，造成了釋熱在時間和空間的不連續，這對加速火焰不利，因此產生的激波相對於氣相中形成的激波會明顯減弱。激波誘導形成的二次氣流也會減弱，引起爆炸中心數目降低，這樣激波、爆炸中心形成的波以及燃燒釋熱的綜合作用形成的爆震波性能必然會降低。

亞聲流實驗

實現碳氫燃料高超聲速飛行的困難在於，需要實現液體燃料與燃燒室內每秒1200多米的超聲速空氣流的有效摻混，以及燃料在燃燒室內的高效燃燒，並且超燃火焰穩定不熄。因此，增強燃料在高超聲速流中的摻混效果一直是超聲速燃燒室流場組織和結構設計的關鍵技術難題之一近來國內外逐漸探知，流向渦摻混技術在超聲速流與低速流的摻混中，具有優異的摻混能力和較低的總壓損失，因此該技術受到了越來越多的重視。Campuzano M F和Dang T Q等人(1995)的計算研究表明，波瓣式流向渦摻混器可以實現有效的摻混，同時產生較小的流量堵塞和氣動損失。Sunami T等人(1998)的計算和實驗研究也得到了在全超聲速流中有效的流向渦摻混。預燃燒模式(或發展成雙燃燒室衝壓技術，DCR)同樣也受到人們的重視。國內的司徒明等進行了以煤油火焰為引導焰，進口馬赫數為2.15的雙燃燒室超燃試驗，取得了初步成功。

介克等取少量的衝壓空氣在由壁龕發展變化而成的預燃室中，先低速穩定地霧化摻混並亞聲速燃燒，以保證燃焰的存在;其產生的高溫富油預燃氣體，通過設計的一種城牆式波瓣摻混器噴射，與超聲速主流在下游的曲面激波系、膨脹波系和流向渦中深入摻混，二次燃燒並擴大燃區厚度而預期能夠實現穩定的超燃。本組先期進行的超燃室低進口馬赫數實驗和計算表明，城牆式波瓣摻混器在較低的總壓損失下，可以明顯地增強亞/超聲流的摻混。

採用這種亞燃預燃/主流超燃和波瓣摻混器流向渦摻混的方案，建成了直連式碳氫燃料超燃模型燃燒室實驗台。介克主要進行本方案的第一步實驗研究―冷態超聲速流場驗證，及在超/亞聲速流摻混中流向渦摻混的可行性。對於超燃衝壓發動機的研究，其冷態流場的實驗探查有著根本的、不可逾越的重要性。因為，超聲速流動方案的確實實現與否，流場質量的高低，未燃區的流場參數條件等，都是實現超燃的基礎條件和不能實現時的基本原因。流動不詳時的點火，將使得或者無法糾查現象的機理原因，或者參數改進沒有方向，或者根本上點著的就是常規亞聲速燃燒，而在高速飛行時失去推力。