脈沖等離子射流在液體介質(zhì)中擴展特性的測量與分析

劉 怡, 余永剛, 莽珊珊

(1. 南京理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院, 江蘇 南京 210094; 2. 南京理工大學(xué)理學(xué)院, 江蘇 南京 210094)

1 引 言

電熱化學(xué)炮[1]由于其超高速、高動能、大威力等優(yōu)點,在新概念火炮領(lǐng)域具有很強的競爭力。電熱化學(xué)炮包括固體工質(zhì)電熱化學(xué)炮(solid propellant electrothermal chemical gun, SPETCG)和液體工質(zhì)電熱化學(xué)炮(liquid propellant electrothermal chemical gun, LPETCG),與固體發(fā)射藥相比,液體發(fā)射藥[2]有很多突出的優(yōu)點,如: 具有較大的裝填密度、易實現(xiàn)裝填自動化、易儲存和運輸?shù)鹊取?/p>

整裝式液體發(fā)射藥燃燒不穩(wěn)定且難以控制[3],所以LPETCG的燃燒穩(wěn)定性控制技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一,等離子與液體工質(zhì)相互作用的過程和特性是燃燒穩(wěn)定性控制的核心問題。國內(nèi)外學(xué)者對等離子與固體介質(zhì)相互作用的研究比較多[4-7],對等離子與液體介質(zhì)相互作用也進行了一些研究。劉東堯[8]分析了等離子與液體介質(zhì)相互作用面上的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)了與相同噴嘴結(jié)構(gòu)下的火藥氣體射流在液體介質(zhì)中的擴展相比,等離子體射流的比沖遠高于常規(guī)火藥燃氣的比沖。周彥煌[9]通過實驗觀察到等離子射流在液體介質(zhì)中的膨脹是一種典型的Taylor空腔的擴展過程, 發(fā)現(xiàn)兩相界面存在明顯的冷卻暗區(qū), Taylor空腔有時會出現(xiàn)間斷。前人通過采用漸擴結(jié)構(gòu)燃燒室來改善整裝式液體發(fā)射藥燃燒的不穩(wěn)定性[10-11],這種方式同樣可以運用于LPETCG的燃燒穩(wěn)定性控制技術(shù)中。Yu等[12-13]通過設(shè)計實驗和數(shù)值仿真說明了多級漸擴燃燒室對等離子射流在液體介質(zhì)中擴展穩(wěn)定性有積極影響。張……