
兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 982-993.doi: 10.12382/bgxb.2021.0804
收稿日期:2021-11-26
上线日期:2023-04-28
通讯作者:
基金资助:
XI Xuechen1,2, YANG Pengfei3,*(
), WANG Kuanliang1
Received:2021-11-26
Online:2023-04-28
摘要:
波前介质的非均匀性对气相爆轰的传播影响显著,但二者的相互作用机制尚不明确。采用两步诱导-放热反应模型研究一维氢气/空气爆轰波在非均匀介质中的传播特性,分析了扰动波长对不同振荡模态爆轰波的影响规律。研究结果表明:爆轰波的固有振荡频率与扰动频率越接近,其内在不稳定性越容易被激发,表现出更不规则的振荡行为;扰动影响下的爆轰波存在两种压力振荡支配机制,对弱不稳定爆轰波,压力振荡由外界扰动主导,其振荡主频与扰动频率一致,对强不稳定爆轰波,压力振荡由内在不稳定性主导,是无主频的低频振荡,扰动仅起到增大振幅的作用;施加外界扰动时,常压和高空状态下的爆轰波均具有上述振荡特征,进一步佐证了外界扰动调控爆轰波传播特征的可行性。
郗雪辰, 杨鹏飞, 王宽亮. 非均匀氢气/空气混合物中一维爆轰波的振荡特性[J]. 兵工学报, 2023, 44(4): 982-993.
XI Xuechen, YANG Pengfei, WANG Kuanliang. Oscillations Characteristics of One-dimensional Detonation Waves in Non-Uniform Hydrogen-Air Mixture[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(4): 982-993.
| 参数 | 两步反应模型 | 详细反应模型 |
|---|---|---|
| vC-J/(m·s-1) | 1963.1 | 1963.1 |
| MC-J | 4.17 | 4.17 |
| pC-J/atm | 10.31 | 11.65 |
| TC-J/K | 2445.08 | 2973.5 |
| pvn/atm | 19.62 | 20.48 |
| Tvn/K | 1459.24 | 1605 |
表1 两步模型和详细反应机理的爆轰参数(压力p= 1atm,温度T=400K)
Table 1 Detonation parameters of two-step model and detailed mechanism at p=1atm, T=400K
| 参数 | 两步反应模型 | 详细反应模型 |
|---|---|---|
| vC-J/(m·s-1) | 1963.1 | 1963.1 |
| MC-J | 4.17 | 4.17 |
| pC-J/atm | 10.31 | 11.65 |
| TC-J/K | 2445.08 | 2973.5 |
| pvn/atm | 19.62 | 20.48 |
| Tvn/K | 1459.24 | 1605 |
| 参数 | 工况 | ||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |
| p/atm | 1 | 1 | 1 |
| T/K | 600 | 500 | 400 |
| Q | 8.67 | 10.76 | 13.90 |
| γ | 1.31 | 1.31 | 1.32 |
| EI | 6.03 Ts | 6.20 Ts | 6.63 Ts |
| kI | 5.97 | 6.25 | 6.67 |
| ER | 0.5 Ts | 0.5 Ts | 0.5 Ts |
| kR | 1.54 | 1.94 | 2.50 |
| Ts | 2.69 | 3.08 | 3.65 |
表2 不同温度下两步反应模型的化学参数
Table 2 Kinetics parameters of two-step reaction model with different temperatures
| 参数 | 工况 | ||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |
| p/atm | 1 | 1 | 1 |
| T/K | 600 | 500 | 400 |
| Q | 8.67 | 10.76 | 13.90 |
| γ | 1.31 | 1.31 | 1.32 |
| EI | 6.03 Ts | 6.20 Ts | 6.63 Ts |
| kI | 5.97 | 6.25 | 6.67 |
| ER | 0.5 Ts | 0.5 Ts | 0.5 Ts |
| kR | 1.54 | 1.94 | 2.50 |
| Ts | 2.69 | 3.08 | 3.65 |
图6 不同扰动波长λ下爆轰波(工况 3)压力的振荡过程(左)及其对应的频谱特征(右)
Fig.6 Post-shock pressure evolution (left) with different λ and the corresponding power spectra (right) for Case 3
| 参数 | 工况 | ||
|---|---|---|---|
| 4 | 5 | 6 | |
| Ma | 5 | 4 | 3 |
| p/atm | 0.14 | 0.10 | 0.08 |
| T/K | 366.8 | 334.7 | 305.5 |
| Q | 14.39 | 15.81 | 17.33 |
| γ | 1.32 | 1.32 | 1.32 |
| EI | 6.27 Ts | 6.40 Ts | 6.33 Ts |
| kI | 6.79 | 6.98 | 7.19 |
| ER | 0.5 Ts | 0.5 Ts | 0.5 Ts |
| kR | 1.51 | 1.53 | 1.54 |
| Ts | 3.78 | 4.05 | 4.35 |
表3 不同飞行马赫数下两步反应模型的化学参数
Table 3 Parameters of two-step model used at high altitudes for different flight Mach numbers
| 参数 | 工况 | ||
|---|---|---|---|
| 4 | 5 | 6 | |
| Ma | 5 | 4 | 3 |
| p/atm | 0.14 | 0.10 | 0.08 |
| T/K | 366.8 | 334.7 | 305.5 |
| Q | 14.39 | 15.81 | 17.33 |
| γ | 1.32 | 1.32 | 1.32 |
| EI | 6.27 Ts | 6.40 Ts | 6.33 Ts |
| kI | 6.79 | 6.98 | 7.19 |
| ER | 0.5 Ts | 0.5 Ts | 0.5 Ts |
| kR | 1.51 | 1.53 | 1.54 |
| Ts | 3.78 | 4.05 | 4.35 |
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doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.04.007 |
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