聚心火焰与激波相互作用的数值研究.pdfVIP

第27卷第3期 爆炸与冲击 V01．27，No．3 WAVES 2007年5月 EXPLOSIONANDSHOCK May．2007 文章编号：l001—1455(2007)03一0204一06 聚心火焰与激波相互作用的数值研究。 归明月，范宝春，于陆军，姜孝海，董 刚 (南京理工大学瞬态物理实验室，江苏南京210094) 摘要：基于带化学反应的2维轴对称Euler方程，利用带有monotomzedc钮tered(MC)限制器的波传播 算法，在两端敞开的圆桶中对惰性介质的聚心激波和氢气-空气混合物的聚心火焰与激波的相互作用进行了 数值模拟。数值结果表职，在惰性介质中激波在轴心的每次汇聚均可成长为马赫千，马赫干的追赶使激波得 到一定程度的增强，但整体还呈下降趋势。在氢气一空气混合物中，燃烧诱导的激波，由于与火焰的反复作用， 使激波在轴心处产生马赫干的频率和强度皆高于惰性介质中的情形。同时，火焰在与激波的相互作用过程中 发生失稳变形，使其形状呈扁平头部的蘑菇云。 关键词：爆炸力学；马赫干；数值模拟；聚心火焰}激波 中圈分类号：0382 国标学科代码：130·3510文献标志码：A 1 引 言 可燃混合物中，爆轰波的生成方法主要有2种：直接起爆和间接起爆。直接起爆是利用爆炸波在预 混可燃气中直接引发爆轰波，它要求很高的起爆点火能量。间接起爆是一种基于由爆燃向爆轰转变 detonation (Deflagration 一定的距离内完成向爆轰的转变。由于DDT使用较弱的点火能量；故具有实用价值，引起广泛兴趣。 脉冲爆轰发动机是当前研究的热点，利用弱点火能量在较短距离内通过DDT尽早形成稳定爆轰 段都在发动机燃烧室中添置了附加障碍物，而这些障碍物常有负面影响。为在无障碍物的管内用弱点 心火焰形成爆轰的可能性进行了探讨，文献[7]中也曾经对此进行过讨论。由于该现象复杂，涉及火焰 失稳、激波与轴线、管壁、封闭端和火焰的周期性的反复碰撞和穿透，为了便于讨论，本文中通过数值计 算，首先研究两端敞开的圆柱中聚心火焰与激波的相互作用，讨论该过程的流场压力变化和波系结构以 及激波作用下火焰的变形，从而为进一步的讨论提供基础。 2数学模型 2．1基本方程 采用2维轴对称的、带化学反应的Euler方程 。 (1)… 票+娑+篓+w—s a￡’az’av。～ 其中 U一(1。1，…，IDk，ID乱，ID口，E)T，F一(1。l“，…，PK私，ID乱2+p，Pt‘口，钟(夕+E))T， W一卢口／y(1。l，…，触，ID“，ID口，夕+E)T， G=(1D1，…，PK口，P“口，lD口2+户，口(夕+E))T， S一(玉l，…，南J(，O，O，O)T (2) ·收稿日期：2005—12—23l修画日期：z006一03—15 基金项目：国家自然科学基金项目 作者简介：归明月(1977一)，男。博士研究生。 万方数据 第3期 归明月等；聚心火焰与激波相互作用的数值研究 205 式中；10为密度，p为压力，嚣和v分别为。和y方向的速度分量，E为单位体积的总内能，即 ． ． K E=PI钾dT+軎lD(“2+铆2)+∑A．}12 (3)