2018, Vol. 39
煤油作为典型碳氢燃料，因其具有稳定的热力学特性和较高的能量密度，是超燃冲压发动的主要燃料之一[1, 2]。使用计算流体力学模拟燃烧室内的真实燃烧反应过程时，必须采用简化的化学反应模型，而足够的动力学数据是建立燃烧过程化学反应模型的基础。点火延迟时间作为一个重要的动力学参数，是一个度量燃料通过燃烧室的特征时间，也是用来评价发动机点火能力大小的准则[3~5]。虽然过去几十年对于碳氢燃料的点火燃烧特性研究较多，但利用激波管得到的实验数据却相对较少[6]。
激波管可以实现燃料着火起始点和点火延迟时间的准确定义，而且实验的可重复性良好，反射激波可提供较宽压力和温度变化范围，与常规方法相比减小了升温增压过程对实验结果的影响[7]，典型的激波管实验系统如图 1[6, 8]所示。
激波管作为对煤油等碳氢燃料点火特性进行研究的理想实验装置，一直是国内外所关注的重点，如何更好地改进激波管实验的可重复性和准确性也是研究的热点之一。国内外学者为此展开了相关的研究与实验。国外Davidson等[8~10]，Dean等[11]利用激波管对JP-5，JP-8以及Jet-A等燃料的点火特性进行了系统的研究，总结出了压力、温度、当量比等因素对多种煤油点火延迟时间的影响规律，并得到了相应的点火延迟拟合公式。在激波管的改进方面，Tranter[12]提出用速动阀代替传统的夹膜机构的想法，随后，Hariharan等[13]将速动阀成功地应用与在工业设备上。Hanson等[14]提出了控制反应体积(CRV)方法，压力曲线与传统的激波管相比较为平缓，实验结果与相关的燃烧机理更为吻合。国内梁金虎等[6]、廖钦等[15]、Wang等[16]利用激波管对RP-3煤油的点火特性进行了一定的研究，但是与国外全面、系统的研究结果相比，还是存在实验工况较少，实验数据不集中，煤油种类较为单一等不足。虽然利用激波管研究煤油燃料点火特性的实验技术已经较为成熟，但是得到的实验数据相对其他实验设备而言还是略显单薄；并且激波管实验系统还存在实验可重复性差、反应温度无法有效测量等问题亟需解决。
本文介绍了激波管的实验原理与关键技术，综述了液相以及气相煤油在激波管中的点火特性研究进展，总结了目前存在的问题以及未来的重点方向。
2 激波管设计与实验为了更加准确地研究煤油等碳氢燃料的点火特性，激波管实验装置的进气方式、破膜方式以及检测手段等是进行点火特性研究的关键。
2.1 进气方式激波管装置的进气方式与煤油在激波管中不同的物理形态有极为密切的联系。对于气相煤油的反应，一般使用加热激波管，通过加热产生气相煤油，再跟一定的稀释气体和氧化剂混合[17, 18]；而对于液相煤油的点火延时和化学动力学研究则需要对应的雾化激波管，解决进气时雾化煤油与空气的均匀混合以及降低液滴在壁面吸附等问题。
目前，雾化激波管产生油气混合物主要方法有：(1)直接喷射煤油到激波管内。此方法有较大的管壁影响，煤油液滴在管内的扩散不均匀。(2)使用预混方法。设计煤油/空气预混罐和进气设备，需采用大孔径以及大截面积无缝钢管。此方法可以较好地保证油气混合物的均匀程度，并降低煤油液滴在管壁的吸附。
南北[19]设计的煤油雾化装置可以控制进气流量，使燃料雾化，得到均匀的油气混合物。实际加工的喷嘴如图 2所示。喷嘴与气瓶和储气罐连接紧密，确保螺纹和进油接口的密封性以免漏油。在进行高压点火延时实验时，若预混气初压大于0.1MPa，则雾化喷嘴前加上高压气源，保证液体燃料的正常雾化。
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Fig. 2 Sketch of kerosene atomizer in reference[15] |
廖钦等[15]提出了利用拉伐尔喷管喉道高速气流剪切作用雾化煤油的方法，经激光粒度仪测量，雾化喷嘴在来流总压为0.14~0.18MPa，背压与总压的压比pB/p0 > 0.084时，可获得Sauter平均直径为2~5μm的雾化煤油。通过在配气罐内将雾化煤油和空气预混，采用大通径、小拐角的进气通路，并采用连续进气的方式实现了煤油液滴群在实验段内均匀分布。煤油雾化原理图以及低压段配气示意图如图 3，4所示。
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Fig. 3 Sketch of kerosene atomizer in reference[15] |
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Fig. 4 Sketch of gas intake in driven section[15] |
国外Davidson等[8]用超声雾化器把燃料雾化成气溶胶，在浴气(21%O2+79%Ar)的作用下进入低压段，用吸收光谱测定反应物的浓度、激光消光法测量粒径分布。实验表明：液滴在波后高温气流作用下迅速蒸发，气溶胶在充气过程中较为稳定，管壁无明显吸附。因此，目前煤油在激波管中的点火特性研究中，进气方式主要取决于煤油反应时的状态，气相时采用加热蒸发的方式得到某一当量比的反应产物；煤油两相混合物的进气则需要设计专门的进气管路以及雾化喷嘴等装置，确保煤油液滴在管内分布均匀，管壁吸附减少。
2.2 破膜方式使用传统的激波管研究燃料的点火特性时，为了实现不同的激波马赫数、反应压力以及温度，需采用不同材质、不同厚度的膜片。当初始试验条件相同时，入射激波速度的稳定性和可重复性是保证试验数据正确的必要条件。因此，选取合适的破膜方式在激波管实验中也十分重要。目前激波管主要的驱动方式有无膜、单膜破膜、双膜结构、针刺破膜、高压电热破膜、燃烧爆轰驱动等。
(1) 无膜激波管
无膜激波管的基本原理[20]是利用一个中间机构将高低压段分开，在该机构快速开启时，高压段气体进入低压段，在高压段内产生稀疏波，低压段内产生压缩波，进而发展成为激波。无膜激波管具有操作方便，重复性好等特点，但其激波马赫数较低，应用范围有限。
(2) 单膜破膜
采用直接的压力破膜，激波管具有最简单的结构，但是由于膜片厚度通常是非均匀的，因此即使材质、厚度相同的膜片在不同实验中所能承受的破膜压力也是有波动的。为了高精度地控制实验区参数，单膜破膜方式会存在高、低压段破膜压比有偏差，实验重复性差等缺点。为了稳定控制破膜时高、低压比，通常采用其他方法。
(3) 双膜结构
高低压段间夹两段膜片，高压段充气完成后，两道膜未达破膜压力。将中间段抽真空，高压段与中间段之间的膜先破，破膜后第二道膜的压差迅速上升至破膜压力以上，这时第二道膜破裂，形成激波。
双膜驱动是最为经典的模式，也是大多数实验所采用的一种方式。双膜驱动方式既有操作方便，激波马赫数重复性好等特点，但有时入射激波速度要超过对应的理论值。其原因是：第一膜片破碎后的激波在第二膜片反射，导致第二膜片破碎时压力和温度变化[21]。双膜法适合压差范围比较广的实验工况，原则上，只要有合适厚度的膜片，几乎所有压力范围都可选用。
(4) 针刺破膜
针刺破膜[22]要求膜片的破膜压力大于高、低压段压差，充气完成后，使用针刺使膜片破裂。理论上只要压差不大于膜片的最大承压，但事实上当压差较小时会引起破膜的不顺利。针刺破膜可以在相同起始压力的情况下，借助外部因素破膜，进而提高了试验状态的重复性，激波速度的差别和起伏将减小。这类激波管的结构复杂。并且，当驱动段的压力比较高时，驱动段的密封问题和针刺速度将影响到气流的品质和激波速度的一致性。
(5) 电热破膜
电热破膜要求膜片的破膜压力大于高、低压段压差，将电阻丝粘附在膜片上，在电阻丝上瞬时低压、大电流放电产生高温，使膜片破裂。这种破膜方式在国内外激波管试验台中有着较为广泛的应用。
韩肇元等[23]研制的电容高压放电破膜技术，由高压电容(16μF)、闸流管、爆炸丝和保护电阻形成放电回路，实现了破膜的人工电控。实际的破膜时间为100μs，重复性约为±50μs。但是存在高压放电造成的高温飞丝对化学反应的影响和强电核磁辐射对测控设备的干扰等问题。Gray[24]在双膜机构的基础上，用快速螺旋电磁阀来控制激波的产生，误差在±10ms之内。王高峰[25]研制了一种电热破膜技术，采用低压大电流(150V/300A)通过细铜丝(直径120μm，长约580mm)加热BOPP(双向拉伸聚丙烯)膜片，膜片受热后强度降低，实现破膜。压力匹配时激波产生时间误差小于±1ms。
(6) 燃烧爆轰驱动
燃烧爆轰驱动[26]则是利用空间可燃(可爆)气体混合物点燃后座作为驱动气体，可以得到更高的激波马赫数。但燃烧驱动气流品质低，存在潜在的不安全隐患；且需要考虑卸爆，设备复杂。
2.3 测量手段及技术碳氢燃料在激波管中的点火延时测量方法包括瞬态压力、高分辨率光谱和成像技术[27~31]、飞行时间质谱(TOF)[32]、吸收光谱和激光消光方法[33]等。瞬态压力系统用于激波速度的测量以及反应段压力的监测，包括压电传感器、电荷放大器和高速数据采集卡等。激波管还可利用色质联用谱仪(GC-MS)分析煤油两相燃烧中间自由基。但是到目前为止，仍然没有简单有效的测量方法测量反应时的温度[34]。
传统的激波管采用膜片隔开高低压段，每次实验均需更换新膜片，实验操作较为繁琐，并且由于膜片材质不均匀等原因，存在入射激波速度的稳定性和可重复性难以保证等问题。针对上述问题，Tranter等[12]、Shiozaki等[35]用速动阀代替传统的夹膜机构，简化了实验操作，保证了实验工况的可重复性，提高了飞行时间质谱(TOF)等测量系统的精确度。随后，Tranter等[36]将此技术应用于小型激波管，在高温高压条件下取得了良好的效果。Hariharan等[13]将速动阀成功地应用于激波管上，并在工业设备上取得了较好的效果，且速动阀的启动时间在ms级。
Melguizo-Galvilanes和Bauwens[38]计算发现，当燃料浓度较高时，燃料在氧化过程中释放出的能量会使端盖处的压力升高，定容定压模型并不能严格地适用。为了解决上述问题，Hanson等[14]提出了控制反应体积(CRV)方法，见图 5。与普通的激波管相比，采用CRV方法的激波管只在低压段端盖附近的小段区域内充有反应气体，用惰性气体填充低压段剩余部分。由于反应气体的减少，点火时释放的能量随之减少，实验记录的低压段端盖处的压力曲线相比传统的激波管较为平缓。Zhu等[37]采用CRV方法测量了正丁醇在较低温度下的点火延迟时间，并与传统激波管得到的实验结果进行了比较，见图 6，对比发现，使用CRV方法测得的实验结果与相关的燃烧机理和经验公式更为吻合。
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Fig. 5 Schematic of conventional and constrained- reaction-volume filling strategies[14] |
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Fig. 6 1-Butanol ignition delay time measurements using conventional and CRV filling strategies[37] |
综上所述，现阶段激波管设计与实验主要存在如下问题：设备较为庞大，系统复杂；使用膜片控制激波的产生难以保证实验可重复性，操作繁琐；对于反应温度还缺乏简单有效的测量方法等，需要进一步的改进。
3 液相煤油在激波管中点火特性研究国内外学者利用激波管装置对液相煤油进行了实验研究，包括激波与煤油液滴的相互作用以及液态煤油的点火特性研究等。
张绍杰[39]在激波管基础上建立了一套配有高速摄像及压力测量的实验系统，对激波与燃料液滴相互作用进行了深入的研究，获得了燃料液滴在激波气流作用下变形、加速、位移、破碎、雾化全过程的连续相片，探究了液滴在不同的实验条件下变形、破碎和雾化的规律。研究发现燃料液滴在不同强度激波的作用下表现出不同的加速和位移情况；在液滴直径一定时，液滴的破碎时间随激波强度的增大而缩短，液滴的雾化效果在激波有反射时比无反射时更好。
国内廖钦等[15]用He/N2混合物为驱动气体，采用缝合接触面运行，研究了煤油气溶胶在压力为0.1MPa，点火温度为1300~1700K条件下的点火延迟时间，实验结果见图 7，得到的点火延时约0.07~6ms，其对数与温度的倒数基本满足线性关系。实验还拍摄了温度为1626K时煤油的点火自发光谱图像，见图 8，由于入射激波诱导边界层的影响，OH自发光谱的光强分布是非平面的，反射激波后的区域也呈现不均匀性，有关的机理尚需进一步的研究。
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Fig. 7 Ignition delay time vs temperature near atmosphere[15] |
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Fig. 8 Image of flame emission at T=1626K[15] |
此外，国内装备学院李兰等[40]将激波管与高分辨率纹影系统相结合，使用高速摄像机拍摄了0.1MPa，1500K条件下RP-3煤油的点火过程，见图 9。结果显示，在反应初始阶段，煤油液滴在反射激波的作用下开始燃烧，呈现出明亮的蓝色火焰，随着燃烧的进行，反应段氧气浓度下降，煤油燃烧不充分，出现黄色火焰，最后部分煤油由于氧气浓度以及温度的下降燃烧不完全，并析出碳粒。
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Fig. 9 Evolution process of combustion zone (time interval between adjacent pictures is 43μs)[40] |
国外学者利用激波管在煤油燃料的液态燃烧方面进行了许多的研究。Borisov等[41]进行了单液滴煤油在空气以及O2中点火延迟时间的研究，由低压段端盖处的压力以及光谱信号确定的点火延迟时间在0.1~1ms，反应的压力为0.99~9.87MPa，反应温度在1000~2000K。Kuhl等[42]研究了燃料液滴的动力学特性以及蒸发特性，并利用基于激光的火焰发光法研究了反应压力在2.27~4.14MPa时，单液滴煤油燃料在氧气气氛中的点火以及燃烧过程。但是，温度在900~1200K的实验数据比较分散，并且与反应的压力有很大的相关性。
Char等[43]利用激波管实验台对JP-8燃料液滴进行了研究，将煤油液滴在激波作用下点火过程分为剥离、雾化、点火三个阶段，其中激波通过液滴与液滴剥离、雾化之间的时间定义为物理延迟；液滴雾化与液滴燃烧之间的时间间隔定义为化学延迟。将高速摄像机获得的激波通过液滴与液滴燃烧之间的时间间隔定义为燃料的点火延迟时间。实验拟合得到JP-8煤油在氧气气氛中的点火延迟时间的经验关系式，来预测煤油液滴在激波后的点火特性。研究结果表明，氧气浓度、激波速度(马赫数)、燃料液滴大小和疏密、液滴初始的温度等因素都会对点火延迟时间产生影响。但研究也表明燃料液滴的迁移问题会给实验结果带来很大的不确定性。
Sidhu等[44]用单脉冲激波管测量了JP-7，JP-8的点火延迟时间。端盖处的喷油器将窄雾状的液态煤油燃料带入反应区段。实验测得，当反应压力为0.2MPa，温度为1300~1800K时，燃料的点火延迟时间在2ms以内。此外还研究了不同添加物对JP-7，JP-8的点火特性的影响。Kobiera等[45]通过爆震波在氢气氧气混合物以及乙炔氧气混合物中的传播，利用高速摄影测量了煤油液滴群超高温(2630~3330K)下的点火延迟，在60~113μs。
4 气相煤油在激波管中点火特性研究气相煤油在激波管中的点火特性研究，相比液相煤油在进气方式、光学窗口开设等方面都较为简便，但是由于Jet-A，JP-8等煤油燃料中的碳氢化合物具有较高的沸点，为了得到均匀的气相混合物并进行点火延迟时间的测量，需要设置激波管的加热装置以及附属的混合装置。这也是使用激波管进行气相煤油实验研究较为困难的原因。然而激波管相比其他的实验设备，可以在较大范围的温度、压力以及当量比内为煤油气相点火延迟的研究提供可靠的、可重复的测量。近年来，国内外学者利用加热激波管对煤油的点火特性进行了系统的研究。
Dean等[11]利用加热激波管，研究了气相Jet-A与空气混合物在当量比为0.5~1时的点火延迟时间。反应时的压力分为1MPa与2MPa两组，反应温度在1000~1800K。实验使用了两种不同的激波管，并通过两个不同的光学窗口进行实验测量。此外，Vasu等[46]研究了Jet-A煤油在反应压力为1.7~5.1MPa，反应温度为715~1229K，氧气浓度为10%以及21%条件下的点火延迟时间。De Toni等[18]在Vasu等的研究基础上，利用激波管开展了Jet-A在压力在0.7~3MPa，温度在670~1200K，燃料空气混合物当量比在0.3~1.3条件下的相关实验，推导得到点火延迟时间预测公式为
| $\begin{array}{*{20}{l}} {\tau = {{10}^{2.06{\rm{}} \pm {\rm{}}0.22}}{\rm{exp}}\left[{\left( {14510 \pm 490} \right)/T} \right]\cdot}\\ {{p^{ - 0.89 \pm 0.12}}{\varphi ^{ - 0.79 \pm 0.06}}} \end{array}$ | (1) |
式中τ为煤油点火延迟时间，μs；T为反应温度，K；p为反应压力，atm；φ为当量比，适用温度为925~1195K。
随后Davidson[10, 47]先用激波管研究了JP-5，JP-8以及Jet-A等燃料在当量比为1左右，反应温度1000~1400K，反应压力0.6~6MPa条件下的点火延迟时间，得到点火延迟拟合公式
| $\tau = 1.037 \times {10^{ - 2}}{p^{ - 1.194}}{\rm{exp}}\left( {30.54/RT} \right)$ | (2) |
式中τ为煤油点火延迟时间，μs；T反应温度，K；p为反应压力，atm；活化能单位为kCal/mol。
式(2)适用于煤油与空气混合物在当量比为0.85~1.15，温度大于1000K，压力在1~6MPa条件下的点火延迟计算。又系统地研究了JP-5，JP-8，Jet-A等燃料在温度为700~1600K，压力在0.04~6MPa，当量比为0.4~2.0工况下的点火特性。当量比为1，压力为1.2MPa时的实验数据见图 10。综合两次的实验结果发现，在温度较低时(< 1000K)，煤油的种类对其点火延迟时间有着重要的影响，当反应温度较高时(> 1000K)，煤油的种类对其燃烧特性的影响可以忽略不计。
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Fig. 10 Ignition delay time measurements for jet fuel/air mixtures with ER=1.0 [47] |
国内主要研究对象是航空煤油RP-3，Wang等[16]对国产RP-3煤油在0.18~0.5MPa，1030~1860K工况下的点火特性进行了研究，得到拟合公式为
| $\begin{array}{*{20}{l}} {\tau = 2.58 \times {{10}^{ - 7}}{{\left[{{\rm{Kerosene}}} \right]}^{0.42}}{{\left[{{{\rm{O}}_2}} \right]}^{{\rm{}} - 0.40}}}\\ {{\rm{exp}}\left( {100663/RT} \right)} \end{array}$ | (3) |
式中τ为煤油点火延迟时间，s；T为反应温度，K；活化能单位为J/mol；[Kerosene]，[O2]为煤油、氧气浓度，mol/cm3。
结果表明，与其它的碳氢燃料相比，RP-3的点火延迟与氧气浓度相关性较低。由于一些实验研究以及动力学模型计算[48~50]表明，碳氢化合物在高压、低稀释度条件下的点火延迟时间与在低压、高稀释度下的点火延迟时间有较大的差异，而Wang等[17]的实验反应压力偏低，为了更好地配合实际燃烧设备的工况，Liang等[51]利用激波管，研究了RP-3煤油在高压、低稀释度下的点火延迟时间。在反应温度为820~1500K，压力为0.54，1.1，2.2MPa，当量比为0.5，1，1.5时的点火延迟时间，见图 11，并获得点火延迟拟合公式
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Fig. 11 Ignition delay times of China No.3 aviation kerosene[51] |
| $\begin{array}{*{20}{l}} {\tau = 3.2 \times {{10}^{ - 11}}{{\left[{{\rm{Kerosene}}} \right]}^{0.22}}{{\left[{{{\rm{O}}_2}} \right]}^{ - 1.09}}{E_{\rm{t}}}}\\ {{E_{\rm{t}}} = {\rm{exp}}\left( {69941/RT} \right)} \end{array}$ | (4) |
| $ \tau = 4.72 \times {10^{ - 7}}{p^{ - 0.88}}{\varphi ^{0.23}}{\rm{exp}}(62092/RT) $ | (5) |
式中τ为煤油点火延迟时间，s；T为反应温度，K；p为反应压力，atm；φ为当量比；活化能为J/mol；[Kerosene]，[O2]为煤油以及氧气浓度，mol/cm3。
实验结果表明，在上述反应压力以及温度范围内，氧气浓度、反应压力对RP-3煤油的点火延迟影响较大，煤油的浓度以及质量的影响则较小；当量比对点火延迟的影响与临界点火温度有关，高于临界温度，点火延迟随当量比増大而增加；反之，点火延迟随当量比増大而缩短；临界点火温度与混合气压力呈负相关性；而且，当煤油浓度较高时，激波会发展为爆轰波，影响实验结果的准确性。
Zhang等[52]研究了温度650~1500K，压力0.1~2MPa，当量比为0.2，1.0，2.0条件下RP-3的点火特性，并跟Jet-A进行比较。不同当量比下压力对点火延迟的影响见图 12，研究发现，当温度T > 1000K时，测得的点火延迟与温度的倒数近似满足指数关系。在0.2MPa低压条件下，点火延迟时间与当量比呈正相关性，而在压力为1MPa以及2MPa，当量比在0.2~1时，点火延迟时间与当量比呈负相关性。
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Fig. 12 Effects of pressure on the ignition delay times of RP-3/air mixtures at different equivalence ratios[52] |
综合国内外气相煤油在激波管装置中点火特性的研究，国外以Jet-A，JP-8等煤油为主，而国内以RP-3等煤油为主。但是与国外Jet-A，JP-8，JP-10等航空煤油大量的点火特性实验研究相比，国内对RP-3等航空煤油的点火特性实验数据相对分散，且反应压力集中在中高压，对于低压条件下的研究略为匮乏。
5 结论本文综述了煤油在激波管中的点火特性研究进展。近年来，通过激波管对煤油等碳氢化合物进行研究的实验方法已经较为成熟，特别是速动阀以及控制反应体积(CRV)等新型技术的运用，进一步提高了激波管实验的便捷性和实验结果的准确性。但是激波管仍然存在着如下问题：设备较为庞大，系统复杂；操作繁琐；无法有效地测量反应温度等。国内外的实验研究表明，温度、压力、当量比、煤油初始温度、煤油液滴直径等因素对煤油点火特性有着复杂的影响。与国外对Jet-A，JP-8，JP-10等航空煤油全面、系统的实验研究相比，国内对RP-3等航空煤油的点火特性实验研究显得略为不足，不仅实验工况较少，而且得到的实验数据也相对分散，亟需进行深入的研究。此外，国内外点火时的反应压力主要集中在中高压，还需要在低压以及超低压(0.01~0.1MPa)范围内开展进一步的研究。因此，为了充分掌握煤油的点火特性，还需要不断完善激波管的实验系统与测量系统，扩大燃料范围和温度、压力参数范围，充分利用激波管进行点火特性的研究工作。
| [1] |
张新宇. 高超声速吸气式发动机的研究进展与发展趋势[J]. 力学进展, 2001, 31(3): 478-480. (  0) |
| [2] |
龚景松, 梁欣欣, 贾云涛. 超音速气流中煤油蒸发与掺混特性研究[J]. 四川兵工学报, 2013, 34(10): 119-121. DOI:10.11809/scbgxb2013.10.034 ( 0) |
| [3] |
Tishkoff J M, Drummond J P, Edwards T. Future Direction of Supersonic Combustion Research: Air Force/NASA Workshop on Supersonc Combustion[R]. AIAA 97-1017.
( 0) |
| [4] |
陈其盛, 窦志国, 李兰. 煤油及其替代燃料点火延迟特性实验研究[J]. 推进技术, 2015, 36(10): 1533-1538. (CHEN Qi-sheng, DOU Zhi-guo, LI Lan. Experimental Study on Ignition Delay of Kerosene and Surrogate Fuel[J]. Journal of Propulsion Technology, 2015, 36(10): 1533-1538.)
( 0) |
| [5] |
Li S C, Varatharajan B, Williams F A. Chemistry of JP-10 Ignition[J]. AIAA Journal, 2001, 12(39): 2351-2356.
( 0) |
| [6] |
梁金虎, 王苏, 张灿, 等. H2O/CO2污染对RP-3航空煤油着火特性的影响[J]. 推进技术, 2015, 36(3): 336-344. (LIANG Jin-hu, WANG Su, ZHANG Can, et al. Effects of H2O and CO2 on Ignition Characteristics of RP-3 Aviation Kerosene[J]. Journal of Propulsion Technology, 2015, 36(3): 336-344.)
( 0) |
| [7] |
Pfahl U, Fieweger K, Adomeit G. Self-Ignition of Diesel-Relevant Hydrocarbon-Air Mixtures under Engine Conditions[J]. Symposium on Combustion, 1996, 26(1): 781-789. DOI:10.1016/S0082-0784(96)80287-6
( 0) |
| [8] |
Davidson D F, Haylett D R, Hanson R K. Development of an Aerosol Shock Tube for Kinetic Studies of Low-Vapor-Pressure Fuels[J]. Combustion and Flame, 2008, 155(1): 108-117.
( 0) |
| [9] |
Davidson D F, Zhu Y Y, Wang S, et al. Shock Tube Measurements of Jet and Rocket Fuels[C]. Florida: AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2015.
( 0) |
| [10] |
Davidson D F, Shao J, Parise T, et al. Shock Tube Measurements of Jet and Rocket Fuel Ignition Delay Times[C]. Dallas: 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2017.
( 0) |
| [11] |
Dean A J, Penyazkov O G, Sevruk K L, et al. Autoignition of Surrogate Fuels at Elevated Temperatures and Pressures[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2007(2): 2481-2488.
( 0) |
| [12] |
Tranter R S, Giri B R C S. A Diaphragmless Shock Tube for High Temperature Kinetic Studies[J]. Review of Scientific Instruments, 2008, 79(9).
( 0) |
| [13] |
Hariharan M S, Janardhanraj S, Saravanan S, et al. Diaphragmless Shock Wave Generators for Industrial Applications of Shock Waves[J]. Shock Waves, 2011, 21(3): 301-306. DOI:10.1007/s00193-010-0296-5
( 0) |
| [14] |
Hanson R K, Pang G A, Chakraborty S, et al. Constrained Reaction Volume Approach for Studying Chemical Kinetics Behind Reflected Shock Waves[J]. Combustion and Flame, 2013, 160(9): 1550-1558. DOI:10.1016/j.combustflame.2013.03.026
( 0) |
| [15] |
廖钦, 徐胜利. 雾化激波管研制和煤油点火延时测量[J]. 实验流体力学, 2009, 23(3): 70-74. ( 0) |
| [16] |
Wang S, Fan B C, He Y Z, et al. Shock Tube Study of Kerosene Ignition Delay[C]. Gottingen: 26th International Symposium on Shock Waves, 2007.
( 0) |
| [17] |
Wang H, Oehlschlaeger M A. Autoignition Studies of Conventional and Fischer-Tropsch Jet Fuels[J]. Fuel, 2012, 98: 249-258. DOI:10.1016/j.fuel.2012.03.041
( 0) |
| [18] |
De Toni A R, Werler M, Hartmann R Met, et al. Ignition Delay Times of Jet A-1 Fuel: Measurements in a High-Pressure Shock Tube and a Rapid Compression Machine[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2017, 36(3): 3695-3703. DOI:10.1016/j.proci.2016.07.024
( 0) |
| [19] |
南北. 高压激波管的开发及碳氢燃料着火延时的研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2011.
( 0) |
| [20] |
侯华, 韩肇元. 无膜激波管的研制与调试[J]. 气动实验与测量控制, 1996, 10(2): 47-51. ( 0) |
| [21] |
拉赫马杜林XA, 谢苗诺夫CC. 激波管中册[M]. 北京: 国防工业出版社, 1996, 5-28.
( 0) |
| [22] |
王苏, 崔季平, 范秉诚, 等. 促进剂对高碳数碳氢燃料点火特性的影响[J]. 实验流体力学, 2007, 21(2): 25-28. ( 0) |
| [23] |
韩肇元, 王震球, 尹协振, 等. 用于研究双波迎面相互作用的电控双驱动激波管实验技术[J]. 力学学报, 1982(4): 394-400. ( 0) |
| [24] |
Gray J A. A Shock Tube with Tunable, Pulsed Laser-Based Diagnostics[J]. Review of Scientific Instruments, 1990, 61(7): 1825-1831. DOI:10.1063/1.1141101
( 0) |
| [25] |
王高峰. 基于激波管实验平台的甲烷燃烧化学动力学机理研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2008.
( 0) |
| [26] |
俞鸿儒. 氢氧燃烧及爆轰驱动激波管[J]. 力学学报, 1999, 31(4): 389-397. ( 0) |
| [27] |
Hanson R K, Seitzman J M, Paul P H. Planar Laser-Fluorescence Imaging of Combustion Gases[J]. Applied Physics B, 1990, 50(6): 441-454. DOI:10.1007/BF00408770
( 0) |
| [28] |
Frank J H, Kalt P A M, Bilger R W. Measurements of Conditional Velocities in Turbulent Premixed Flames by Simultaneous OH PLIF and PIV[J]. Combustion and Flame, 1999(1-2): 220-232.
( 0) |
| [29] |
Donbar J M, Driscoll J F, Carter C D. Reaction Zone Structure in Turbulent Nonpremixed Jet Flames-from CH-OH PLIF Images[J]. Combustion and Flame, 2000(1-2): 1-19.
( 0) |
| [30] |
Donbar J M, Gruber M R, Jackson T A, et al. OH Planar Laser-Induced Fluoroescence Imaging in a Hydrocarbon-Fueled Scramjet Combustor[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2000(1): 679-687.
( 0) |
| [31] |
Kamel M R, Morris C I, Stouklov I G, et al. PLIF Imaging of Hypersonic Reactive Flow Around Blunt Bodies[J]. Symposium (International) on Combustion, 1996(2): 2909-2915.
( 0) |
| [32] |
Tranter R S, Giri B R, Kiefer J H. Shock Tube/Time-of-Flight Mass Spectrometer for High Temperature Kinetic Studies[J]. The Review of Scientific Instruments, 2007, 78(3).
( 0) |
| [33] |
Timmler J, Roth P. Measurements of High-Temperature Evaporation Rates of Solid and Liquid Aerosol Particles[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1989, 32(10): 1887-1895. DOI:10.1016/0017-9310(89)80159-0
( 0) |
| [34] |
Hanson R K, Davidson D F. Recent Advances in Laser Absorption and Shock Tube Methods for Studies of Combustion Chemistry[J]. Progress in Energy and Combustion Science, 2014, 44(5): 103-114.
( 0) |
| [35] |
Shiozaki S, Kinefuchi I, Sakiyama Y, et al. Development of High Energy Molecular Beam Source Using Small Shock Tube[J]. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, 2005, 762(1): 875-879.
( 0) |
| [36] |
Tranter R S, Lynch P T. A Miniature High Repetition Rate Shock Tube[J]. Review of Scientific Instruments, 2013, 84(9).
( 0) |
| [37] |
Zhu Y, Davidson D F, Hanson R K. 1-Butanol Ignition Delay Times at Low Temperatures: An Application of the Constrained-Reaction-Volume Strategy[J]. Combustion and Flame, 2014, 161(3): 634-643. DOI:10.1016/j.combustflame.2013.06.028
( 0) |
| [38] |
Melguizo-Gavilanes J, Bauwens L. On the Validity of the Constant Volume Assumption in Shock Tube Experiments[C]. Manchester: 28th International Symposium on Shock Waves, 2012: 179-184.
( 0) |
| [39] |
张绍杰. 激波与燃料液滴相互作用的实验研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2006.
( 0) |
| [40] |
李兰, 陈其盛, 赵文涛. 基于成像的RP-3煤油在激波管内自点火过程研究[J]. 推进技术, 2015, 36(10): 1504-1508. (LI Lan, CHEN Qi-sheng, ZHAO Wen-tao. A Study of RP-3 Autoignition in Shock Tube Based on Imaging[J]. Journal of Propulsion Technology, 2015, 36(10): 1504-1508.)
( 0) |
| [41] |
Borisov A A, Gelfand B E, Timofeev E I, et al. Flames, Lasers, and Reactive Systems[J]. Progress in Astronautics and Aeronautics Series, 1983, 88: 239-251.
( 0) |
| [42] |
Kuhl A L Leyer J, Borisov A A, et al. Dynamics of Deflagrations and Reactive Systems: Heterogeneous Combustion[J]. Progress in Astronautics and Aeronautics Series, 1991, 132: 205-219.
( 0) |
| [43] |
Char J M, Liou W J, Yeh J H, et al. Ignition and Combustion Study of JP-8 Fuel in a Supersonic Flowfield[J]. Shock Waves, 1996, 6(5): 259-266. DOI:10.1007/BF02535739
( 0) |
| [44] |
Sidhu S S, Graham J L, Kirk D C, et al. Investigation of Effect of Additives on Ignition Characteristics of Jet Fuels: JP-7 and JP-8[C]. London: 22nd International Symposium on Shock Waves, 1999.
( 0) |
| [45] |
Kobiera A, Wolanski P. Ignition of Liquid and Dust Fuel Layers by Gaseous Detonation[J]. Shock Waves, 2003, 12(5): 413-419. DOI:10.1007/s00193-002-0174-x
( 0) |
| [46] |
Vasu S S, Davidson D F, Hanson R K. Jet Fuel Ignition Delay Times: Shock Tube Experiments over Wide Conditions and Surrogate Model Predictions[J]. Combustion and Flame, 2008(1-2): 125-143.
( 0) |
| [47] |
Davidson D F, Zhu Y, Shao J, et al. Ignition Delay Time Correlations for Distillate Fuels[J]. Fuel, 2017, 187: 26-32. DOI:10.1016/j.fuel.2016.09.047
( 0) |
| [48] |
Petersen E L, R hrig M, Davidson D F, et al. High-Pressure Methane Oxidation behind Reflected Shock Waves[J]. Symposium on Combustion, 1996, 26(1): 799-806. DOI:10.1016/S0082-0784(96)80289-X
( 0) |
| [49] |
Petersen E L, Davidson D F, Hanson R K. Ignition Delay Times of Ram Accelerator CH/O/Diluent Mixtures[J]. Journal of Propulsion and Power, 2012, 15(1): 82-91.
( 0) |
| [50] |
Petersen E L, Davidson D F, Hanson R K. Kinetics Modeling of Shock-Induced Ignition in Low-Dilution CH4/O2 Mixtures at High Pressures and Intermediate Temperatures[J]. Combustion and Flame, 1999, 117(1-2): 272-290. DOI:10.1016/S0010-2180(98)00111-4
( 0) |
| [51] |
Liang Jin-hu, Wang Su, Hu Hong-hao, et al. Shock Tube Study of Kerosene Ignition Delay at High Pressures[J]. Science China Physics Mechanics & Astronomy, 2012, 55(6): 947-954.
( 0) |
| [52] |
Zhang C, Li B, Rao F, et al. A Shock Tube Study of the Autoignition Characteristics of RP-3 Jet Fuel[J]. Proceedings of the Combustion Institute, 2015, 35(3): 3151-3158. DOI:10.1016/j.proci.2014.05.017
( 0) |