氢气-空气旋转爆轰三维模型的数值模拟与特性分析

本文主要探讨的是"连续旋转爆轰三维模型的数值模拟"这一主题，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、归明月和张旭东共同完成。他们基于带化学反应的三维Euler方程，采用了氢气-空气的9组分19步基元反应模型，对该类燃烧现象进行深入研究。这种模拟方法考虑了化学反应过程，对于实际工程中的圆环形燃烧室内的旋转爆轰现象提供了数值上的精确描绘。 研究的核心技术包括使用二阶精度的波传播算法和二阶Runge-Kutta时间分步算法进行数值计算，这有助于捕捉爆轰波的复杂动态行为。作者通过这些计算手段，成功地生成了爆轰波传播的三维扫描照片，并将其与实验测量数据进行了对比，结果显示两者高度吻合，证实了模型的准确性。 文章着重讨论了连续旋转爆轰的特性，特别是其三维流场和传播特性。研究发现，在预混气层中，爆轰波能够以旋转方式稳定传播，这为旋转爆轰发动机的设计提供了理论依据。此外，文章还指出，旋转爆轰过程中会出现侧向稀疏波和前一次爆轰产物的影响，导致二次爆轰波形成爆轰亏损现象，这是理解爆轰动力性能的关键因素。 旋转爆轰发动机作为一种潜在的高性能推进器，由于其在高压、高效率方面的优势，吸引了广泛的关注。它包括斜爆轰发动机、脉冲爆轰发动机和旋转爆轰发动机等多种类型，每种都有其独特的设计和工作原理。本文的工作不仅深化了对连续旋转爆轰机理的理解，也为未来的设计和优化提供了重要的数值模拟工具。 总结来说，这篇文章通过对连续旋转爆轰三维模型的数值模拟，揭示了其传播机制和可能遇到的问题，为推进旋转爆轰发动机的理论研究和实际应用奠定了坚实的基础。