受侧向膨胀弱约束边界影响的爆轰波传播特性数值研究

摘要

为研究受到侧向膨胀弱约束边界影响的爆轰波在窄直通道内的传播特性，以H₂/O₂/Ar混合气为燃料，采用48步详细化学反应机理，对爆轰波的侧向膨胀过程进行了二维数值模拟。研究了侧向膨胀弱约束气体种类、温度以及可燃预混气高度对爆轰波传播速度和波面结构的影响。研究结果表明：使用氩气或者已燃产物作为弱约束气体不会对爆轰波的侧向膨胀程度和波面结构产生明显影响。当弱约束气体温度为1 000 K、1 500 K和2 000 K时，在已燃产物内传播的激波的速度大于爆轰波的波速，由此产生一道由激波指向爆轰波的诱导激波，该诱导激波会导致爆轰波的速度增加。弱约束气体温度从300 K升至500 K,不会对爆轰波的传播特性产生影响。可燃预混气高度越高，爆轰波速度亏损越小。存在使得爆轰波免于熄灭的最小可燃预混气高度，且这一临界值会因弱约束气体温度的升高而降低，当弱约束气体温度为300 K时爆轰波的无量纲临界传播尺寸h/λ>0.13。研究结果对揭示爆轰波的侧向膨胀损失机理具有重要的意义。

关键词

爆轰波 / 侧向膨胀 / 速度亏损 / 波面结构 / 可燃预混气高度

基金资助

国家自然科学基金项目(12102195); 江苏省自然科学基金项目(BK20210343)