爆轰波与激波对撞的实验与数值研究

【作者】 朱雨建； 杨基明； 韩肇元； J.H.S.Lee；

【机构】 中国科学技术大学现代力学系； Department of Mechanical Engineering,McGill University；

【摘要】 本文为对乙炔氧气混合气体中爆轰波与激波的正面对撞现象的实验和数值研究。实验以高速摄影获取两波对撞的x-t纹影图,以烟迹板记录对撞中的爆轰胞格图案;数值上则以一种4组分3步总体反应模型对上述气体中的两波相干现象进行二维模拟。研究表明,透射波系包括一道激波和爆轰波,以及紧随爆轰波后的稀疏波区,这一透射波系与对撞理论分析中的CJ解一致。入射激波强度对波系起实质性影响作用,激波越强,则整个透射流场呈现偏向激波的趋势;当激波强度趋于声波时,稀疏波区趋于消失,激波越强则疏波区趋于扩大。两波对撞存在一个有限的转变阶段,透射爆轰首先发生解耦,接着迅速进发为过驱爆轰,然后再逐渐平衡为CJ爆轰。对于强不稳定的燃气,对撞后爆轰波在空间上的发展极不均衡,一些区域发生火焰面与诱导激波的脱离,随后的火焰面失稳发展为诱导激波区内的爆轰波,实验观察到了这种爆轰在烟迹板上留下的极为精细的迹线。本文同时展示了实验与数值结果之间很好的一致性,表明所采用的简单总体反应模型可以合理地描述真实气体中的爆轰现象。更多还原