矩形通道中三维气相爆轰的三波线结构分析

【作者】 沈洋； 申华； 刘凯欣；

【机构】 北京大学,力学与工程科学系；

【摘要】 本文通过改进的时空守恒元/解元(CE/SE)格式,使用新型二步反应模型,对小扰动情况下氢氧气相爆轰在矩形截面通道中的传播过程进行了数值模拟。通过计算不同的截面尺寸和长宽比等控制变量下爆轰波三波线结构,我们最终得出以下结论:1.当截面尺寸足够大时,在不同的初始扰动下,稳定的爆轰波波阵面最终呈现出与初始扰动相同或者相近的结构;2.当截面尺寸足够小时,即便在不同的初始扰动下,稳定的爆轰波波阵面最后均呈现出旋转(spinning)结构;3.三波线轨迹所形成的纺锤形单元(直角模式和对角模式)或者螺旋状单元(spinning模式)没有固定的尺寸,若截面边长在小范围内浮动的话,结构尺寸也会随之发生适应性改变;4.边界截面上只能出现整数或半整数个胞格;5.边界截面上胞格个数越少、胞格尺寸越小,三波线结构越稳定;6.当矩形截面的长宽比发生跃变时,三波线轨迹形成复杂的稳定胞格结构,在截面方向会有类似于延拓的现象发生,进一步的计算表明,这种结构的变化并不是真正数学意义上的延拓,而是由基本单元相位相反组合而成的。本文的工作拓展了矩形截面三维气相爆轰数值分析的研究思路,对相关实验的筹备具有一定的参考价值。更多还原