煤炭学报

作者：祝文超, 王健平, 王宇辉, 李世全, 杨帆, 相博, 张国庆,

关键词：旋转爆轰发动机, 空气流量, 局部当量比, 气固两相爆轰, 模态转换,

理论上旋转爆轰发动机比传统爆燃发动机具有更高的热循环效率，因此被广泛研究。 但目 前关于气固两相旋转爆轰发动机的研究较少，而气固两相旋转爆轰发动机有望用在固体冲压发动 机上。 基于非预混的煤粉-空气旋转爆轰发动机进行二维数值模拟，气相采用具有体积反应的非 定常黏性模型，固相采用离散相模型，煤的表面燃烧反应采用动力学/扩散限制速率模型。 主要研 究空气流量对气固两相旋转爆轰波的影响，分析了不同模态下旋转爆轰发动机的工作特性，并将数 值模拟结果与实验结果进行对比。 结果表明:计算所得旋转爆轰波波速与实验结果吻合较好，旋转 爆轰波流场与实验研究定性一致。 由于入口附近颗粒注射速度低于空气注射速度，颗粒层与空气 层不能完全重合，导致爆轰波前局部当量比大于全局当量比。 空气流量从 38.14 kg/ s 增加到 114.40 kg/ s 时，爆轰波的速度和温度峰值先增大后减小，而压力峰值不断增大。 空气流量为 49.03 kg / s 时，爆轰波速度最大，并且发生模态转换过程。 相对单波模态，双波模态下的爆轰波的 强度和稳定性都有所下降。 根据燃烧室内气固两相的分布情况，爆轰波稳定传播时流场可分为填 充区、爆轰产物区和爆燃产物区 3 个区域。 研究结果对气固两相连续旋转爆轰发动机的实验研究 和工程应用具有一定的指导意义。

来源：2022年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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