幂律燃料/空气两相爆轰的数值模拟关键过程与影响分析

本文主要探讨了幂律型非牛顿流体燃料/空气气液两相爆轰的数值计算方法，由南京理工大学瞬态物理国家重点实验室的胡洪波和翁春生两位作者共同完成。他们的研究工作得到了高等学校博士学科点专项科研基金、国家自然科学青年科学基金以及江苏省普通高校研究生科研创新计划等项目的资助。 论文的焦点在于建立了一套幂律燃料和空气混合物在气液两相爆轰条件下的控制方程，这些方程是基于幂律模型对非牛顿流体特性进行建模的。通过运用守恒元和求解元的数值计算技术，研究人员对流动指数分别为0.75、1和1.25的三种情况进行了模拟，揭示了液滴在爆轰过程中的动态行为。他们观察到液滴半径在爆轰过程中经历了激波诱导反应、液滴反应加速和液滴完全反应的阶段，这显示了流动指数对其演变的影响。 值得注意的是，流动指数对液滴反应过程的加速阶段影响尤为显著。随着流动指数的增大，爆轰过程中的关键参数如燃烧转爆轰时间、燃烧转爆轰距离、爆轰压力和爆轰波速度均呈现出不同的变化趋势。具体来说，燃烧转爆轰时间缩短，意味着整个过程更高效；燃烧转爆轰距离变短可能影响到爆轰区域的扩散范围；而爆轰压力和爆轰波速度的减小则可能与能量转换效率和传播速度有关。 该研究的结果对于理解幂律流体类燃料在实际应用中的燃烧特性具有重要的参考价值，特别是在设计和优化能源释放、推进系统等方面。通过数值模拟的方法，科研人员能够深入剖析此类复杂燃烧现象，为提高燃烧效率和爆轰安全性提供理论支持。这篇首发论文在爆炸力学、燃烧转爆轰领域以及非牛顿流体模型的数值模拟方面做出了有意义的贡献。