出口阻塞比对CH<sub>4</sub>/CO/H<sub>2</sub>混合气自起爆旋转爆轰波传播特性的影响

陈家文; 白桥栋; 韩家祥; 王进平; 任潇扬; 陈美铜; 翁春生

doi:10.12382/bgxb.2025.1089

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出口阻塞比对CH₄/CO/H₂混合气自起爆旋转爆轰波传播特性的影响

更新时间：2026-07-23

- 出口阻塞比对CH₄/CO/H₂混合气自起爆旋转爆轰波传播特性的影响
- The Influence of Outlet Blockage Ratio on the Propagation Characteristics of Auto-Initiated Rotating Detonation Waves in CH₄/CO/H₂ Gas Mixtures
- 兵工学报 2026年47卷第7期页码：251089
- 作者机构：
  
  南京理工大学瞬态物理全国重点实验室，江苏南京 210094
- 作者简介：
  
  邮箱：baiqdnj@njust.edu.cn
- 基金信息：
  
  瞬态物理全国重点实验室基金项目(2025-JSS-LB-034-03)
- DOI：10.12382/bgxb.2025.1089
  中图分类号： V231.22
- 收稿：2025-12-11，
  
  网络首发：2026-07-23，
  
  纸质出版：2026-07-31
- 稿件说明：
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陈家文,白桥栋,韩家祥等.出口阻塞比对CH₄/CO/H₂混合气自起爆旋转爆轰波传播特性的影响[J].兵工学报,2026,47(07):29-39. DOI: 10.12382/bgxb.2025.1089.

CHEN Jiawen,BAI Qiaodong,HAN Jiaxiang,et al.The Influence of Outlet Blockage Ratio on the Propagation Characteristics of Auto-Initiated Rotating Detonation Waves in CH₄/CO/H₂ Gas Mixtures[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):29-39. DOI: 10.12382/bgxb.2025.1089.
陈家文,白桥栋,韩家祥等.出口阻塞比对CH₄/CO/H₂混合气自起爆旋转爆轰波传播特性的影响[J].兵工学报,2026,47(07):29-39. DOI: 10.12382/bgxb.2025.1089. DOI：

CHEN Jiawen,BAI Qiaodong,HAN Jiaxiang,et al.The Influence of Outlet Blockage Ratio on the Propagation Characteristics of Auto-Initiated Rotating Detonation Waves in CH₄/CO/H₂ Gas Mixtures[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):29-39. DOI: 10.12382/bgxb.2025.1089. DOI：

摘要

为研究出口阻塞比对CH

/CO/H

混合气自起爆旋转爆轰波传播特性的影响，在固定来流条件下，通过改变旋转爆轰燃烧室的出口宽度，系统分析了起爆方式、爆轰波传播特性及稳定性随出口阻塞比的变化规律。实验结果表明，出口阻塞比的改变对传播模态和起爆方式造成了显著影响；随着出口阻塞比的增加，旋转爆轰波呈现出3种典型的传播模态：双波对撞模态、四波对撞模态与三波同向模态；对于起爆方式，在低阻塞比条件下，混合气可与空气实现直接自起爆，而在阻塞比大于等于0.55的条件下，则需通过掺氧方式实现诱导起爆，掺氧条件下起爆延迟时间显著缩短且稳定工作边界明显拓宽。

Abstract

The influence of the outlet blockage ratio on the propagation characteristics of self-initiating rotating detonation waves in CH

/CO/H

gas mixtures is investigated.The variation laws of the initiation mode， propagation characteristics and stability of detonation wave with the outlet blockage ratio under fixed inflow conditions are systematically analyzed by changing the outlet width of the rotating detonation combustor. Experimental results show that the variation in the outlet blockage ratio significantly affects the propagation mode and initiation mode. As the outlet blockage ratio increases， the rotating detonation wave exhibits three typical propagation modes： two-wave collision mode， fou

r-wave collision mode， and three-wave co-directional mode. For the initiation method， the mixture can achieve direct auto-initiation with air under low blockage ratio conditions. However， an oxygen mixing is required to achieve induced initiation when the blockage ratio is greater than 0.55. Under oxygen mixing conditions， the initiation delay time is significantly shortened， and the stable operating range is substantially widened.

关键词

Keywords

references

ZHOU R ， WU D ， WANG J P . Progress of continuously rotating detonation engines ［J］. Chinese Journal of Aeronautics ， 2016 ， 29 （ 1 ）： 15 - 29 .

YUN M S ， ROH T S ， LEE H J . Analysis of development trends for rotating detonation engines based on experimental studies ［J］. Aerospace ， 2024 ， 11 （ 7 ）： 570 .

SUN Z P ， HUANG Y ， LUAN Z Y ， et al . Three-dimensional simulation of a rotating detonation engine in ammonia/hydrogen mixtures and oxygen-enriched air ［J］. International Journal of Hydrogen Energy ， 2023 ， 48 （ 12 ）： 4891 - 4905 .

XIE Q F ， WANG B ， WEN H C ， et al . Enhancement of continuously rotating detonation in hydrogen and oxygen-enriched air ［J］. Proceedings of the Combustion Institute ， 2019 ， 37 （ 3 ）： 3425 - 3432 .

XIA Z J ， MA H ， HE Y ， et al . Low frequency instability in a H 2 /air plane-radial rotating detonation engine ［J］. International Journal of Hydrogen Energy ， 2022 ， 47 （ 8 ）： 5663 - 5676 .

REN Z X ， ZHENG L X . Numerical study on rotating detonation stability in two-phase kerosene-air mixture ［J］. Combustion and Flame ， 2021 ， 231 ： 111484 .

WEN H C ， WEI W ， FAN W Q ， et al . On the propagation stability of droplet-laden two-phase rotating detonation waves ［J］. Combustion and Flame ， 2022 ， 244 ： 112271 .

MA Y ， ZHOU S B ， MA H ， et al . Experimental investigation on propagation characteristics of liquid-fuel/preheated-air rotating detonation wave ［J］. International Journal of Hydrogen Energy ， 2022 ， 47 （ 57 ）： 24080 - 24092 .

PONTI F ， MINI S ， FADIGATI L ， et al . Effects of inclusions on the performance of a solid rocket motor ［J］. Acta Astronaut ， 2021 ， 189 ： 283 - 297 .

LI C L ， ZHAO X ， XIA Z X ， et al . Influence of the vortex generator on the performance of solid rocket scramjet combustor ［J］. Acta Astronaut ， 2019 ， 164 ： 174 - 183 .

WU W B ， WANG Y N ， HAN W B ， et al . Experimental research on solid fuel pre-combustion rotating detonation engine ［J］. Acta Astronaut ， 2023 ， 205 ： 258 - 266 .

ZHANG B ， SONG Y X ， WEN Q ， et al . The ignition and self-sustaining combustion of the rotating detonation fueled by solid propellant ［J］. Aerospace Science and Technology ， 2025 ， 159 ： 109955 .

王进平，李宝星，白桥栋，等 . 固体富燃燃气旋转爆轰发动机实验研究［J］. 兵工学报， 2026 ， 47 （ 3 ）： 250397 .

WANG J P ， LI B X ， BAI Q D ， et al . Experimental study of solid fuel-rich gas rotating detonation engine ［J］. Acta Armamentarii ， 2026 ， 47 （ 3 ）： 250397 . （in Chinese）

ZHANG B ， BAI C H . Critical energy of direct detonation initiation in gaseous fuel-oxygen mixtures ［J］. Safety Science ， 2013 ， 53 ： 153 - 159 .

LI S N ， LI S P ， XIE S M ， et al . Numerical simulations of direct detonation initiation and propagation in methane/air mixtures containing coal particles ［J］. Combustion and Flame ， 2025 ， 275 ： 114120 .

LIU C Q ， JING Q ， ZHANG Y M ， et al . Study on direct initiation process and initiation mechanism of acetylene/oxygen premixed gas detonation ［J］. Combustion and Flame ， 2023 ， 258（Part2）： 113051.

LI X F ， LI J Z ， JIN W ， et al . Design and ignition characteristics of kerosene/oxygen pre-detonator and kerosene/air hot-jet schemes under rotating detonation engine ［J］. Acta Astronaut ， 2025 ， 235 ： 421 - 434 .

ZHANG Z X ， WANG Z W ， ZHANG Y ， et al . Influence mechanism of jet position parameters on deflagration to detonation transition promoted by transverse jets ［J］. Aerospace Science and Technology ， 2025 ， 165 ： 110515 .

MORAN M ， CICCARELLI G . The transition from CJ-deflagration to detonation in a square channel ［J］. Combustion and Flame ， 2025 ， 281 ： 114407 .

QIU H ， BAI Q D ， HAN J X ， et al . Experimental research on self-initiation process of rotating detonation wave by high-temperature ethylene-rich gas ［J］. Fuel ， 2024 ， 357 （ Part B ）： 129795 .

BAI Q D ， HAN J X ， QIU H ， et al . Study on initiation characteristics of rotating detonation by auto-initiation and pre-detonation method with high-temperature hydrogen gas ［J］. International Journal of Hydrogen Energy ， 2024 ， 49 （ Part B ）： 450 - 461 .

LIU Z Y ， BAI Q D ， HAN J X ， et al . Experimental research on the auto-initiation of rotating detonation induced by oxygen mixing in high-temperature CH 4 /CO/H 2 gas mixtures ［J］. Aerospace Science and Technology ， 2025 ， 164 ： 110421 .

韩家祥，白桥栋，邱晗，等 . 燃烧室结构对煤油预燃裂解气旋转爆轰特性的影响［J］. 兵工学报， 2024 ， 45 （ 8 ）： 2837 - 2850 .

HAN J X ， BAI Q D ， QIU H ， et al . Influence of combustor configuration on rotating detonation characteristics of kerosene pre-combustion cracking gas ［J］. Acta Armamentarii ， 2024 ， 45 （ 8 ）： 2837 - 2850 . （in Chinese）

贾冰岳，张义宁，孟皓，等 . 圆环形燃烧室两相混气旋转爆震波传播过程实验研究［J］. 推进技术， 2024 ， 45 （ 2 ）： 2211036 .

JIA B Y ， ZHANG Y N ， MENG H ， et al . Experimental study on propagation characteristics of rotary detonation wave in circular chamber with two-phase mixture ［J］. Journal of Propulsion Technology ， 2024 ， 45 （ 2 ）： 2211036 . （in Chinese）

QIU H ， BAI Q D ， HAN J X ， et al . Effects of blockage ratio on the propagation characteristics of hydrogen-rich gas rotating detonation ［J］. Physics of Fluids ， 2023 ， 35 （ 8 ）： 085119 .

LI J ， LIU K ， GAO Y H ， et al . Combustion characteristics experimental study of solid hydrocarbon propellant for air-turbo rocket ［J］. Journal of Propulsion and Power ， 2018 ， 34 （ 5 ）： 1198 - 1205 .

ZHOU S B ， MA H ， ZHOU C S ， et al . Experimental research on the propagation process of rotating detonation wave with a gaseous hydrocarbon mixture fuel ［J ］. Acta Astronaut ， 2021 ， 179 ： 1 - 10 .

WANG Z C ， WANG K ， LI Q G ， et al . Effects of the combustor width on propagation characteristics of rotating detonation waves ［J］. Aerospace Science and Technology ， 2020 ， 105 ： 106038 .

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DOI：10.12382/bgxb.2025.1089

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