爆轰波在环形圆管内实验与数值研究：旋转胞格结构特性

本文主要探讨了"旋转爆轰胞格结构的实验及数值研究"这一主题，由张旭东、范宝春、潘振华和归明月四位作者合作完成。他们的研究基于国家自然科学基金项目（10872096）以及国防弹道重点实验室基金的资助，体现了对爆炸力学领域中的一个重要问题的关注。张旭东博士专注于爆轰推进和燃烧研究，而范宝春教授则作为通信联系人，他的专业方向包括燃烧和流体控制，电子邮箱地址为bcfan@mail.njust.edu.cn。 实验部分，研究者利用烟迹板技术来记录气相（2H2/O2/Ar）混合物在环形圆管内爆轰波的传播过程中形成的胞格结构。这种方法能够直观地观察到爆轰波的动态行为，尤其是在圆管内部如何受到内外壁效应的影响。实验结果显示，由于内壁的扩散和外壁的汇聚作用，圆管内部的爆轰强度相较于外部较低，胞格尺寸也相应增大。同时，内部的OH分子分布范围较外部广泛，但浓度较低。 数值模拟方面，作者采用二阶附加半隐式Runge-Kutta方法处理欧拉方程的时间导数，而五阶WENO格式则用于空间离散，这确保了计算精度。通过基元反应模型，他们成功地模拟了化学反应过程，再现了旋转爆轰的流场特性及其形成的胞格结构。数值结果与实验数据相互印证，表明旋转爆轰的特性使得爆轰波能够稳定地以角速度绕轴旋转。 文章的关键点集中在爆炸力学、旋转爆轰、胞格结构以及自持机理的理解上，并通过实验和数值模拟相结合的方式，深入剖析了这一复杂现象。此外，文中还提到了中图分类号，这表明该研究成果符合爆炸力学领域的学术标准，可供其他研究人员进一步参考和拓展。 这篇文章提供了一个深入研究气相爆轰波在特定几何条件下传播行为的重要视角，不仅验证了理论模型，也为相关领域的工程设计和安全评估提供了有价值的实验和数值依据。