旋转爆轰发动机热力学趋势建模

多个同向与反向旋转相干燃烧波前的形成是旋转爆轰发动机（RDE）的标志性特征。波拓扑的工程含义尚未被很好理解或量化，特别是在燃烧室几何、推进剂化学以及喷射与混合方案等参数变化方面。本文开发并提出了一种将 RDE 的时间和空间尺度与工程性能指标相关联的建模框架。该模型建立在背压不敏感和名义上阻塞的气体推进剂喷射假设之下。将一维无粘可压缩流体流动的欧拉方程进行改造，以模拟环形旋转爆轰发动机周向上的燃烧波动力学。这些改造提供了必要的质量与能量输入输出通道，以塑造行波波前和衰减尾迹。相关的喷射、混合、燃烧和排气单元过程均被赋予波成功传播所需的代表性时间尺度。我们发现，这些时间尺度的分离（或缺失）决定了系统的行为，包括波的同向与反向传播以及这些状态间和波数之间的分岔。此外，由于未对波拓扑施加限制，模型输出被用于通过压力-体积和温度-熵空间中的闭合轨迹来估算净可用机械功输出和热力学效率。针对 RDE 单元物理过程的特征尺度变化，研究了这些指标。