微管中爆震波传播特性数值模拟：燃料与突扩比影响

"突扩微管中爆震波传播特性的数值研究，何建男，范玮，迟烨青。该研究通过数值计算方法模拟了爆震波在突扩微管内的传播，关注不同燃料和突扩比对爆震波传播特性的影响。研究发现，H2/O2混合气在当量比为1时的最大突扩比为7:1，而C2H4/O2混合气则为4:1。此外，相同突扩比下，C2H4/O2混合气的二次起爆时间及距离较H2/O2混合气更短，且随着突扩比增加，成功起爆的二次起爆时间和距离会变长。关键词涉及突扩管道、微尺度、爆震燃烧和点火。" 本文是首发论文，由何建男、范玮和迟烨青共同完成，发表于《中国科技论文在线》。研究聚焦于微爆震燃烧领域，具体探讨了爆震波在微尺度突扩管道中的行为。采用的实验手段是数值计算，通过模拟分析不同燃料（H2/O2和C2H4/O2）和突扩管道扩张比例对爆震波传输的影响。 首先，研究指出，对于当量比为1的氢气/氧气（H2/O2）混合物，其能够维持爆震波传播的最大突扩比是7:1，这意味着在这一比例下，爆震波仍能有效地在突扩管道中传递。相比之下，等量比的乙烷/氧气（C2H4/O2）混合物，其最大突扩比降低到4:1，这显示了燃料类型对爆震稳定性的重要影响。 其次，比较了两种混合气体在相同突扩比下的二次起爆特性。结果表明，C2H4/O2混合气的二次起爆（即爆震波重新形成）在时间和距离上都优于H2/O2混合气，这可能与乙烷分子的化学反应动力学和热力学性质有关。 最后，研究人员观察到，在能够成功起爆的情况下，随着突扩比的增大，无论是哪种燃料，二次起爆所需的时间和距离都会相应增长。这一发现对于理解微尺度爆震系统的动态响应和设计更高效的微爆震装置具有重要意义。 关键词所涉及的“突扩管道”是指具有突然扩张部分的管道结构，这种设计在爆震研究中常见，用于测试和控制爆震波的行为。“微尺度”强调了研究的环境是在非常小的尺寸范围内，这使得物理现象可能与常规尺度下有所不同。“爆震燃烧”是指一种快速、自维持的化学反应，具有极高的温度和压力，是推进系统和能源领域的重要研究对象。“点火”则指的是引发爆震波初始形成的过程，对于理解和优化爆震系统至关重要。 这项工作通过数值模拟揭示了燃料类型和管道设计如何影响微尺度环境下爆震波的传播特性，为微爆震燃烧技术的未来发展提供了理论基础和实用指导。