流动系统中爆轰波传播的数值模拟及其特性研究

本文主要探讨了流动系统中爆轰波传播特性的数值模拟，由南京理工大学瞬态物理国家重点实验室的潘振华、范宝春等人合作完成。研究基于二维Euler方程，考虑了氢气/空气的九组分十九步基元反应模型，对充满当量比的氢气-空气预混气体在矩形爆轰流场中的爆轰波动态进行了深入分析。 作者们利用数值模拟方法，着重研究了均匀来流对爆轰波传播的影响。他们发现，在均匀来流的作用下，爆轰波的传播表现出明显的不对称性。上游方向的燃烧强度高于CJ爆速（CJ detonation velocity，即理想条件下爆轰波的最大传播速度），而下游方向的燃烧强度则低于CJ爆速。此外，数值结果显示，上游方向传播的爆轰波阵面压力大于下游方向，这与经典CJ爆轰理论中的对称性预测存在差异。 文章指出，经典CJ爆轰理论主要适用于静止介质中的爆轰现象，但在流动系统中，如脉冲爆轰的顺风传播、驻定爆轰的迎风传播以及旋转爆轰的横向传播，爆轰波的行为受到介质流动的显著影响。Mackenna的实验研究进一步证实了这一点，气流速度对爆轰波传播速度的影响在低速时较弱，但仍存在显著的动态效应。 因此，本文的研究不仅提供了流动系统中爆轰波传播的新见解，还对爆轰推进系统的理论基础提出了挑战，强调了在设计和理解爆轰发动机性能时，必须考虑介质流动特性的重要性。这项工作对于改进爆轰推进技术，优化发动机性能，以及确保其在实际应用中的安全性和效率具有重要意义。