[发明专利]一种基于再生冷却的高频爆震燃烧方案

说明书

本发明提出了一种基于再生冷却的高频爆震燃烧方案，包括包括脉冲爆震燃烧室及高频爆震燃烧控制方法。在爆震管外采用单层冷却布局或双层冷却布局的冷却套结构，以液态水作为冷却介质或以液态水液态燃料两种作为冷却介质，以液态水作为冷却介质时，液态水首先流经冷却套，利用液态水体积小、比热容大、方便易得的特点对爆震管从外侧进行强迫对流冷却，吸热后的冷却介质通过供给管路输送至爆震管头部，经由安装在头部的喷注系统喷入爆震管内充当隔离介质，达到隔离上一循环燃烧产物与下一循环新鲜反应物的目的，防止新鲜反应物提前着火导致爆震燃烧失效；以液态水液态燃料两种作为冷却介质时，除上述优势之外，还可以对液态燃料进行预热处理，促进雾化蒸发，提高起爆性能。既能实现爆震管的有效冷却，又能确保脉冲爆震燃烧室的高频稳定工作，本发明可用于舰船脉冲爆震发动机、热喷涂和发电等领域。

技术领域

本发明涉及爆震燃烧技术领域，具体为一种基于再生冷却的高频爆震燃烧方案。

背景技术

爆震燃烧接近等容燃烧、释热速率快且可实现自增压，在喷气推进领域具有潜在的重要应用前景。脉冲爆震燃烧室(Pulse Detonation Combustor，简称PDC)长时间运行时，爆震燃烧释放的大量热量使得爆震管壁面温度急剧升高，一方面会超过材料的耐热极限导致结构破坏，另一方面这部分热量将造成较大的性能损失，从而降低热效率；此外，炽热的管壁会造成反应物提前着火，使得爆震燃烧失效。因此，寻找有效的冷却措施保证PDC的稳定工作非常必要。无阀有隔离供给方式既能摆脱机械阀门对PDC工作频率的限制，又能避免连续燃烧的发生，是一种可行的PDC高频工作方式。传统的无阀有隔离工作方式需独立的隔离介质供给系统，一定程度上增加了整体系统重量和复杂性。

针对上述问题，设计一种既能对爆震管有效冷却，又能确保高频稳定工作的脉冲爆震燃烧室，显得尤为重要。本发明提出了一种基于再生冷却的高频爆震燃烧方案，可满足以上要求，在舰船脉冲爆震发动机、热喷涂和发电等领域具有实用价值。

发明内容

要解决的技术问题

针对当前PDC无阀填充方式和壁面热管理中的问题，本发明提出了一种基于再生冷却的高频爆震燃烧方案。在爆震管外采用单层冷却布局或双层冷却布局的冷却套结构，以液态水作为冷却介质或以液态水液态燃料两种作为冷却介质。以液态水作为冷却介质时，液态水首先流经冷却套，利用液态水体积小、比热容大、方便易得的特点对爆震管从外侧进行强迫对流冷却；吸热后的冷却介质通过供给管路输送至爆震管头部，经由安装在头部的喷注系统喷入爆震管内充当隔离介质，达到隔离上一循环燃烧产物与下一循环新鲜反应物的目的，防止新鲜反应物提前着火导致爆震燃烧失效。以液态水液态燃料两种作为冷却介质时，除上述优势之外，还可以对液态燃料进行预热处理，促进雾化蒸发，提高起爆性能。既能实现爆震管的有效冷却，又能确保脉冲爆震燃烧室的高频稳定工作。本发明可用于舰船脉冲爆震发动机、热喷涂和发电等领域。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于再生冷却的高频爆震燃烧方案，包括脉冲爆震燃烧室及高频爆震燃烧控制方法。

所述脉冲爆震燃烧室由爆震管、冷却系统、供给及掺混系统和点火系统组成。

所述爆震管为：一端封闭、一端开放的圆管形结构，规定封闭端方向为上游，开放端方向为下游。