[发明专利]一种基于再生冷却的高频爆震燃烧方案

权利要求书

1.基于再生冷却的高频爆震燃烧室，其特征在于：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，还能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；以液态水作为冷却介质时，冷却系统由液态水供给通道、液态水冷却套、冷却介质-水供给通道、水蒸气分离装置、调压装置、流量调节器和冷却介质排出通道组成；以液态水液态燃料两种作为冷却介质时，冷却系统由液态水供给通道、液态燃料供给通道、液态水冷却套、液态燃料冷却套、冷却介质-水供给通道、冷却介质-燃料供给通道、水蒸气分离装置、调压装置、流量调节器和冷却介质排出通道组成；液态水经由液态水供给通道进入液态水冷却套内，吸热汽化后的水蒸气进入冷却介质-水供给通道送往爆震管头部，通道出口装有水蒸气分离装置、调压装置和流量调节器，一定压力和流量的水蒸气经由头部隔离介质喷注器喷入管内充当隔离介质，剩余的冷却水经由冷却介质排出通道排出，这部分冷却水能够进行余热回收用于供暖；采用单层冷却布局时，液态水冷却套安装位置应在液态燃料冷却套安装位置上游，且需覆盖缓燃向爆震转变段；采用双层冷却布局时，内层安装液态水冷却套，外层安装液态燃料冷却套，或内层安装液态燃料冷却套，外层安装液态水冷却套，液态水冷却套和液态燃料冷却套轴向长度根据实际情况具体设计；冷却套内部采用环形、径向带肋、管束形或钎焊式冷却通道，冷却套覆盖点火装置下游至爆震管末端，入口位于爆震管下游，出口位于爆震管上游，当燃烧室尾部安装有尾喷管时，将冷却套延长至尾喷管处，长时间工作时，将冷却套覆盖整个爆震管。

2.根据权利要求1所述的基于再生冷却的高频爆震燃烧室，其特征在于：液态水经由液态水供给通道进入液态水冷却套内，液态燃料经由液态燃料供给通道进入液态燃料冷却套内，分别对爆震管外壁进行强迫对流冷却，而后流至冷却套出口。

3.根据权利要求1所述的基于再生冷却的高频爆震燃烧室，其特征在于：隔离介质喷注器位于爆震管封闭段的几何中心；燃料、氧化剂经独立通道分别进入爆震管前端，两者关于爆震管的中轴线对称分布，与轴线下游方向的夹角为30～90°，且小于等于隔离介质喷注器的喷注半锥角；将燃料、氧化剂供给通道靠近爆震管头部侧壁面虚线延长至交汇处，该交汇处应与隔离介质喷口位置重合。

4.根据权利要求1所述的基于再生冷却的高频爆震燃烧室，其特征在于：该高频爆震燃烧室采用的控制方法为燃料、氧化剂和隔离介质均采用无阀填充方式，即在脉冲爆震循环中，阀门处于常开状态；隔离介质的填充压力控制在爆震管头部峰值压力和平台区压力之间，燃料和氧化剂填充压力控制在平台区压力附近，低于隔离介质的填充压力；爆震循环开始时，燃料和氧化剂分别经由燃料供给通道、氧化剂供给通道向爆震管内无阀式填充；填充过程结束后，点火装置开始点火，形成爆震波；隔离介质经由头部隔离介质喷注器进入爆震管内，开始填充时间应迟于燃料、氧化剂开始填充时间0～1ms，由隔离介质的汽化效果决定，汽化效果越差，隔离介质填充延迟时间越短，使隔离介质尽快进入爆震管内汽化形成隔离区。