[發明專利]一種脈沖爆震管性能計算方法和裝置

有效

• 申請號: 202110581241.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113153570B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李鳳超;薛然然;李瑞明;賈真;姚軒宇
• 申請（專利權）人: 中國航空發動機研究院
• 主分類號: F02K7/20
• 分類號: F02K7/20;F02K9/96
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 王義剛;賴慶梧

本發明提供了一種脈沖爆震管性能計算方法和裝置，通過將脈沖爆震管的一個全循環周期內的爆震過程分為排氣階段和掃氣階段，并且通過將排氣階段分為脈沖爆震管的進口關閉的第一階段和脈沖爆震管的進口開啟的第二階段，從而通過分析每個階段中脈沖爆震管出口的總焓和總壓等參數，最后通過不同形式的加權平均，快速獲得脈沖爆震管的性能，計算精度與一維非定常仿真相當，不僅簡化了計算過程，使得計算工作量與現有方法相比更小，而且計算精度高，實現了精確性與便捷性的統一。

技術領域

本發明涉及脈沖爆震管性能計算，尤其涉及一種脈沖爆震管性能計算方法和裝置。

背景技術

脈沖爆震管按照一定頻率周期性的工作，其出口的總焓與總壓等熱力參數隨時間往復變化。為了表征脈沖爆震管的綜合性能，需要根據其進口流動狀態，確定出口的總焓和總壓。當前脈沖爆震管性能的計算方法主要包括穩態極限方法、封閉端方法和特性圖方法等。穩態極限方法假設爆震的頻率無限大，基于理論解析結果，以爆震波后的最高參數作為性能參數。封閉端方法在穩態極限方法的基礎上，將穩定傳播階段進口封閉端的參數作為性能參數。特性圖方法基于一維非定常仿真結果，擬合出爆震管出口與進口的總焓比和總壓比關系曲線，在求得出口總焓后由該曲線插值獲得出口總壓。

穩態極限方法和封閉端方法均基于理論解析方法，以某一特征時刻、某一特征位置上的性能來表征脈沖爆震管的性能，實施便捷。但由于假設爆震頻率無限大，與有限個循環周期的實際情況不符，導致得到的性能偏高。特性圖方法的計算結果更加接近真實情況，但是需要計算每個時刻、每個位置上的熱力參數，獲得特性曲線的過程十分繁瑣，工作量巨大。

發明內容

為了解決上述技術問題的至少一個，本發明提供了一種脈沖爆震管性能計算方法和裝置。

本發明的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本發明的實施例提供了一種脈沖爆震管性能計算方法，包括：

將所述脈沖爆震管的排氣階段分為：脈沖爆震管的進口關閉的第一階段和脈沖爆震管的進口開啟的第二階段；

將所述脈沖爆震管的進口封閉端的性能參數和所述脈沖爆震管的爆震波后的性能參數，根據爆震波后的均勻區長度和膨脹區長度加權平均計算，獲得所述第一階段脈沖爆震管的出口性能參數；

基于所述進口封閉端的性能參數和所述脈沖爆震管的爆震波前的性能參數，獲取所述第二階段脈沖爆震管的出口性能參數；

將所述第一階段脈沖爆震管的出口性能參數和所述第二階段脈沖爆震管的出口性能參數，根據所述脈沖爆震管的氣體的質量進行加權平均，獲得所述排氣階段的出口性能參數；

將掃氣階段的出口性能參數和所述排氣階段的出口性能參數，根據脈沖爆震管的隔離氣體的質量進行加權平均，獲得全循環過程脈沖爆震管出口的性能參數。

作為可選的實施方式，所述第一階段包括：由所述脈沖爆震管的爆震波鋒面恰好抵達出口狀態至中間均勻狀態的階段；

所述第二階段包括：由中間均勻狀態至隔離空氣恰好抵達出口狀態的階段；

其中，所述中間均勻狀態為：所述脈沖爆震管內總焓保持為進口封閉端的總焓，且所述脈沖爆震管內總壓保持為進口封閉端的總壓的狀態。

作為可選的實施方式，所述脈沖爆震管的進口封閉端的性能參數，包括所述脈沖爆震管的進口封閉端的總焓和所述脈沖爆震管的進口封閉端的總壓；

所述脈沖爆震管的進口封閉端的總焓由以下等式獲得：

所述脈沖爆震管的進口封閉端的總壓由以下等式獲得：