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直管内胞格爆轰的基元反应数值研究 被引量:14
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作者 王昌建 徐胜利 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期405-416,共12页
基于基元反应和二维欧拉方程,对直管内胞格爆轰进行了数值模拟。采用5阶WENO(we ightedessentially nonosc illatory schem e)求解对流项,采用2阶附加半隐的龙格-库塔法处理化学反应源相引起的刚性。获得了密度、压力、温度和典型组元... 基于基元反应和二维欧拉方程,对直管内胞格爆轰进行了数值模拟。采用5阶WENO(we ightedessentially nonosc illatory schem e)求解对流项,采用2阶附加半隐的龙格-库塔法处理化学反应源相引起的刚性。获得了密度、压力、温度和典型组元质量分数流场及数值胞格结构等。结果表明:网格精度的差异明显影响胞格的规则性和爆轰的平衡模数,随着网格尺度的减小,胞格由不规则变为规则。预混气组成、初压、初温及管道宽度给定,三波点数收敛为确定值。足够强度的初始扰动可再现胞格爆轰,最终形成的自持胞格爆轰模数与初始扰动的形状、大小、位置均无关。沿胞格中心线,爆轰波速度变化范围为0.88DC J^1.5DC J,爆轰波平均速度与CJ爆轰速度仅偏差0.88%。峰值压力与初压之比为14~50。计算爆轰波平均速度、胞格宽长比与实验值基本一致,但计算胞格宽度比实验值略小。数值模拟加深了对横波的产生和发展、未反应气囊、爆轰胞格的二次起爆等胞格爆轰特性的认识。 展开更多
关键词 爆炸力学 基元反应 数值模拟 胞格爆轰 二次起爆 胞格结构
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Wave dynamic processes in cellular detonation reflection from wedges 被引量:11
2
作者 Zongmin Hu Zonglin Jiang 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2007年第1期33-41,共9页
When the cell width of the incident detonation wave (IDW) is comparable to or larger than the Mach stem height, self-similarity will fail during IDW reflection from a wedge surface. In this paper, the detonation ref... When the cell width of the incident detonation wave (IDW) is comparable to or larger than the Mach stem height, self-similarity will fail during IDW reflection from a wedge surface. In this paper, the detonation reflection from wedges is investigated for the wave dynamic processes occurring in the wave front, including transverse shock motion and detonation cell variations behind the Mach stem. A detailed reaction model is implemented to simulate two-dimensional cellular detonations in stoichiometric mixtures of H2/O2 diluted by Argon. The numerical results show that the transverse waves, which cross the triple point trajectory of Mach reflection, travel along the Mach stem and reflect back from the wedge surface, control the size of the cells in the region swept by the Mach stem. It is the energy carried by these transverse waves that sustains the triple-wave-collision with a higher frequency within the over-driven Mach stem. In some cases, local wave dynamic processes and wave structures play a dominant role in determining the pattern of cellular record, leading to the fact that the cellular patterns after the Mach stem exhibit some peculiar modes. 展开更多
关键词 cellular detonation WEDGE Reflection Wave dynamics SIMULATION
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Numerical investigation on detonation cell evolution in a channel with area-changing cross section 被引量:1
3
作者 DENG Bo HU ZongMin +1 位作者 TENG HongHui JIANG ZongLin 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2007年第6期797-808,共12页
The two-dimensional cellular detonation propagating in a channel with area-changing cross section was numerically simulated with the dispersion-controlled dissipative scheme and a detailed chemical reaction model. Eff... The two-dimensional cellular detonation propagating in a channel with area-changing cross section was numerically simulated with the dispersion-controlled dissipative scheme and a detailed chemical reaction model. Effects of the flow ex-pansion and compression on the cellular detonation cell were investigated to illus-trate the mechanism of the transverse wave development and the cellular detona-tion cell evolution. By examining gas composition variations behind the leading shock,the chemical reaction rate,the reaction zone length,and thermodynamic parameters,two kinds of the abnormal detonation waves were identified. To explore their development mechanism,chemical reactions,reflected shocks and rarefac-tion waves were discussed,which interact with each other and affect the cellular detonation in different ways. 展开更多
关键词 detonation cells transverse waves detailed chemical reaction model numerical simulation
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气相爆轰波传播过程中的自点火效应 被引量:4
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作者 张薇 刘云峰 +1 位作者 滕宏辉 姜宗林 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期274-282,共9页
基于基元反应模型和单步反应模型,对直管道中H2-air混合气体中爆轰波的传播过程进行了数值模拟,揭示了气相爆轰波传播过程中的自点火效应。利用数值模拟方法计算了不同爆轰模型的点火延迟时间,并得到了爆轰波三波点的传播过程以及所形... 基于基元反应模型和单步反应模型,对直管道中H2-air混合气体中爆轰波的传播过程进行了数值模拟,揭示了气相爆轰波传播过程中的自点火效应。利用数值模拟方法计算了不同爆轰模型的点火延迟时间,并得到了爆轰波三波点的传播过程以及所形成胞格结构的尺寸。结果表明,胞格宽度与点火延迟时间成正比;爆轰波诱导区内气体的点火延迟时间与三波点的运动周期基本一致。进一步对结果分析可知,爆轰波的自维持传播取决于点火延迟时间(表征化学反应的特征时间)和三波点的运动周期(表征流动的特征时间)的匹配;当二者相匹配时,经过前导激波压缩后形成的高温高压爆轰气体,在短时间内实现了自点火,同时释放出大量的能量推动了爆轰波的前进,即爆轰波的稳定自维持传播依靠其自点火机制。 展开更多
关键词 胞格爆轰波 自点火 点火延迟时间 三波点
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立式激波管内云雾爆轰胞格尺寸的测定与分析 被引量:3
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作者 姚干兵 解立峰 刘家骢 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期312-318,共7页
采用烟迹技术在立式激波管中测定了环氧丙烷、90#汽油、硝酸异丙酯、庚烷、癸烷、戊二烯等几种燃料气液两相云雾爆轰的胞格尺寸。结果表明,云雾爆轰的胞格尺寸随当量比的变化呈'U'形曲线关系,且最小胞格尺寸并不是对应于等化学... 采用烟迹技术在立式激波管中测定了环氧丙烷、90#汽油、硝酸异丙酯、庚烷、癸烷、戊二烯等几种燃料气液两相云雾爆轰的胞格尺寸。结果表明,云雾爆轰的胞格尺寸随当量比的变化呈'U'形曲线关系,且最小胞格尺寸并不是对应于等化学当量比而是偏向于富燃料一侧,这与气相爆轰的结论是一致的。胞格尺寸随起爆能的增加而减小。当起爆能达到一定值后,胞格尺寸变化不明显,若起爆能继续增加,在通常的胞格内出现精细结构。云雾爆轰波胞格长度与宽度的比值比气相爆轰小。另外,根据烟迹记录分析了云雾爆轰作用机制,认为液滴的碎解、汽化过程以及燃烧区前导是控制气液两相云雾爆轰的主要因素。 展开更多
关键词 爆炸力学 爆格结构 爆轰 燃料 云雾
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采用不同化学反应源项处理方法的胞格爆轰数值研究 被引量:2
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作者 刘世杰 林志勇 +1 位作者 孙明波 刘卫东 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1-6,共6页
采用一种改进的化学非平衡流解耦方法对Euler反应流方程进行解耦处理,对流项采用五阶WENO格式进行离散,化学反应源项分别采用梯形公式和α-QSS拟稳态逼近两种方法处理,时间步进采用二阶精度的Runge-Kutta方法,对H2/O2/Ar预混气的胞格爆... 采用一种改进的化学非平衡流解耦方法对Euler反应流方程进行解耦处理,对流项采用五阶WENO格式进行离散,化学反应源项分别采用梯形公式和α-QSS拟稳态逼近两种方法处理,时间步进采用二阶精度的Runge-Kutta方法,对H2/O2/Ar预混气的胞格爆轰进行了二维数值模拟。两种处理方法都得到了合理的三波点结构,计算结果接近,但α-QSS拟稳态逼近处理方法的化学反应较完全,爆轰波传播速度较高;揭示了爆轰波结构的发展变化过程,横波与横波、横波与壁面碰撞引起的二次起爆对爆轰波的稳定发展至关重要;分析了数值胞格结构,胞格长宽比与参考文献基本一致,验证了本计算方法的有效性。 展开更多
关键词 胞格爆轰 解耦方法 梯形公式 α-QSS拟稳态逼近方法 胞格结构
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不稳定性对爆轰波楔面马赫反射的影响规律研究 被引量:2
7
作者 宁建国 李健 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期576-581,共6页
采用一种两步化学反应模型对胞格爆轰波的楔面马赫反射过程进行了数值研究,从而澄清和解释胞格不稳定性对马赫反射发展模式和自相似性的影响。考虑到反应欧拉方程源项的刚性问题,本文采用附加RungeKutta方法耦合非刚性对流项和刚性反应... 采用一种两步化学反应模型对胞格爆轰波的楔面马赫反射过程进行了数值研究,从而澄清和解释胞格不稳定性对马赫反射发展模式和自相似性的影响。考虑到反应欧拉方程源项的刚性问题,本文采用附加RungeKutta方法耦合非刚性对流项和刚性反应源项,对流项的离散采用五阶精度的WENO格式。计算结果表明,对于稳定胞格爆轰波而言,其马赫反射过程本质上与ZND爆轰波的马赫反射是一致的,整体上不存在自相似性,胞格不稳定性只是造成了三波点轨迹线局部小振幅的波动。在楔面顶点附近,由于马赫杆是强过驱的,爆轰波的马赫反射过程是自相似的。在远场,爆轰波马赫反射的三波点轨迹线渐近的趋向于一条直线,说明重新获得了自相似性。对于不稳定的爆轰波,由于自身的不稳定性可以与马赫反射的强度相匹配,定义其三波点的轨迹是困难的,进行自相似性分析没有意义。 展开更多
关键词 爆轰波 马赫反射 自相似性 稳定性 特征尺度
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Numerical investigation on evolution of cylindrical cellular detonation
8
作者 王春 姜宗林 +1 位作者 胡宗民 韩桂来 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2008年第11期1487-1494,共8页
Cylindrical cellular detonation is numerically investigated by solving two- dimensional reactive Euler equations with a finite volume method on a two-dimensional self-adaptive unstructured mesh. The one-step reversibl... Cylindrical cellular detonation is numerically investigated by solving two- dimensional reactive Euler equations with a finite volume method on a two-dimensional self-adaptive unstructured mesh. The one-step reversible chemical reaction model is applied to simplify the control parameters of chemical reaction. Numerical results demonstrate the evolution of cellular cell splitting of cylindrical cellular detonation explored in experimentas. Split of cellular structures shows different features in the near-field and far-field from the initiation zone. Variation of the local curvature is a key factor in the behavior of cell split of cylindrical cellular detonation in propagation. Numerical results show that split of cellular structures comes from the self-organization of transverse waves corresponding to the development of small disturbances along the detonation front related to detonation instability. 展开更多
关键词 detonation cellular instability chemical reaction shock numerical simulation
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内管扰动对氢气爆轰波传播影响的实验研究
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作者 周以宁 赵焕娟 +2 位作者 徐向宇 林敏 董士铭 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3402-3413,共12页
为研究内管扰动对氢气爆轰波传播过程的影响,在光滑管和多尺寸环形管道中完成爆轰实验,以烟膜记录外管内壁和内管内壁胞格结构。结果显示,横波衰减导致爆轰波的胞格结构发生明显改变。当初始压力P_(0)从15 k Pa降到9 k Pa,爆轰波传播距... 为研究内管扰动对氢气爆轰波传播过程的影响,在光滑管和多尺寸环形管道中完成爆轰实验,以烟膜记录外管内壁和内管内壁胞格结构。结果显示,横波衰减导致爆轰波的胞格结构发生明显改变。当初始压力P_(0)从15 k Pa降到9 k Pa,爆轰波传播距离变短,从点火端到胞格发生明显变化位置的距离(即L_(λC))减小,光滑管中,L_(λC)^(0)从3671.39 mm减少到3484 mm,环形管中,L_(λC)^(20)(d_(1)=20 mm)从3557.59 mm减少到3000 mm,L_(λC)^(40)(d_(2)=40 mm)从3660.33 mm减少到3420.7 mm。同时可见,相对于光滑管道,同一P_(0)时,环形管道中的L_(λC)减小,说明插入内管后,边界层效应对氢气爆轰波传播产生的影响增大。文中考虑了l_(λC)/d与初始压力P_(0)的关系(l_(λC)表示距点火3000 mm处到内管内壁烟膜上胞格发生明显变化位置的距离),结果显示,当P_(0)增加时,l_(λC)^(60)/d的值变化缓慢,即对于较大的环形管道,爆轰波的传播过程受P_(0)的影响不大,主要受边界层效应的影响。 展开更多
关键词 2H_(2)+O_(2)+50%Ar预混气 环形管道 胞格结构 螺旋爆轰 边界层效应
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Reconstructing shock front of unstable detonations based on multi-layer perceptron
10
作者 Lin Zhou Honghui Teng +2 位作者 Hoi Dick Ng Pengfei Yang Zonglin Jiang 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第11期1610-1623,I0001,共15页
The dynamics of frontal and transverse shocks in gaseous detonation waves is a complex phenomenon bringing many difficulties to both numerical and experimental research.Advanced laser-optical visualization of detonati... The dynamics of frontal and transverse shocks in gaseous detonation waves is a complex phenomenon bringing many difficulties to both numerical and experimental research.Advanced laser-optical visualization of detonation structure may provide certain information of its reactive front,but the corresponding lead shock needs to be reconstructed building the complete flow field.Using the multi-layer perceptron(MLP)approach,we propose a shock front reconstruction method which can predict evolution of the lead shock wavefront from the state of the reactive front.The method is verified through the numerical results of one-and two-dimensional unstable detonations based on the reactive Euler equations with a one-step irreversible chemical reaction model.Results show that the accuracy of the proposed method depends on the activation energy of the reactive mixture,which influences prominently the cellular detonation instability and hence,the distortion of the lead shock surface.To select the input variables for training and evaluate their influence on the effectiveness of the proposed method,five groups,one with six variables,and the other with four variables,are tested and analyzed in the MLP model.The trained MLP is tested in the cases with different activation energies,demonstrates the inspiring generalization capability.This paper offers a universal framework for predicting detonation frontal evolution and provides a novel way to interpret numerical and experimental results of detonation waves. 展开更多
关键词 cellular detonation Lead shock evolution Multi-layer perceptron Numerical simulations
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二维爆震波胞格结构的数值模拟
11
作者 陈灯 何立明 +1 位作者 罗俊 郭向阳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第4期512-514,519,共4页
用时间算子分裂法来分离普通流体流动和化学反应方程,采用加权基本无振荡格式构建了带有复杂状态方程的欧拉方程组;提出一种新的熵修正方法,并结合Roe平均格式来解决激波的不稳定问题。通过对带有详细化学反应的爆震波进行数值模拟,获... 用时间算子分裂法来分离普通流体流动和化学反应方程,采用加权基本无振荡格式构建了带有复杂状态方程的欧拉方程组;提出一种新的熵修正方法,并结合Roe平均格式来解决激波的不稳定问题。通过对带有详细化学反应的爆震波进行数值模拟,获得了独特规则的胞格结构,描述了胞格的特点及其形成的原因,胞格的长宽比和以往的实验和计算结果基本一致。研究结果表明新的熵修正方法和加权基本无振荡格式可以很好地进行爆震波结构的模拟。 展开更多
关键词 时间算子分裂法 加权基本无振荡格式 胞格结构 爆震波 胞格
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气相爆轰动力学特征研究进展 被引量:13
12
作者 张博 白春华 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2014年第7期665-681,共17页
爆轰胞格结构尺寸、爆轰极限、爆轰临界直径和直接起爆形成爆轰的临界能量的研究,是气相爆轰物理的基础,也是确定气相爆轰动力学特征的依据,更是控制事故发生、发展的重要指标.通过对其开展研究能够深入描述气相爆轰形成机理、状态量化... 爆轰胞格结构尺寸、爆轰极限、爆轰临界直径和直接起爆形成爆轰的临界能量的研究,是气相爆轰物理的基础,也是确定气相爆轰动力学特征的依据,更是控制事故发生、发展的重要指标.通过对其开展研究能够深入描述气相爆轰形成机理、状态量化以及传播规律,从而将有利于推动气相爆轰物理研究从宏观向微观发展.此外,通过开展气相爆轰动力学特征的系统研究,对于化工、石化、煤炭等行业爆炸事故预防与防护具有直接指导意义,也是工业爆炸安全主要支撑基础.本文主要综述了国内外对气相爆轰动力学特征的研究进展,探讨了气相爆轰研究的方向和发展趋势. 展开更多
关键词 气相爆轰 胞格结构尺寸 爆轰极限 爆轰临界直径 直接起爆 临界能量
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斜爆轰的胞格结构及横波传播 被引量:9
13
作者 王爱峰 赵伟 姜宗林 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期349-354,共6页
针对30°楔角的驻定斜爆轰特性,选择在临界爆轰马赫数附近6.8、7.0与7.5等3种不同马赫数来流状态进行数值分析。在马赫数为6.8、7.0状态下,在斜激波(oblique shock wave,OSW)、斜爆轰波(oblique detonation wave,ODW)与爆燃波交汇... 针对30°楔角的驻定斜爆轰特性,选择在临界爆轰马赫数附近6.8、7.0与7.5等3种不同马赫数来流状态进行数值分析。在马赫数为6.8、7.0状态下,在斜激波(oblique shock wave,OSW)、斜爆轰波(oblique detonation wave,ODW)与爆燃波交汇处形成的三波点后形成一道激波,在楔面上反射,并透过接触间断面与爆轰波阵面产生的横波相互作用,使得下游流场发生扰动,形成不规则的胞格结构。斜爆轰波阵面产生的横波呈现上游单向传播与下游双向传播同时并存的现象,对斜爆轰的稳定性产生了影响。 展开更多
关键词 爆炸力学 胞格结构 波阵面 斜爆轰波 横波
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刚性和柔性多孔材料作用下氢气爆轰胞格结构的演化规律
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作者 罗荣钦 彭澳 +5 位作者 张静雯 王珺 陈先锋 申利远 师吉浩 孙绪绪 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期181-190,共10页
多孔材料作为高效吸波耗能介质,广泛应用于爆轰衰减研究中。为进一步揭示多孔材料的抑爆机理,系统研究了柔性(海绵)和刚性(金属丝网)2种典型多孔材料对氢氧爆轰胞格结构的影响,以及海绵和金属丝网厚度、孔隙率对爆轰胞格结构、尺寸等参... 多孔材料作为高效吸波耗能介质,广泛应用于爆轰衰减研究中。为进一步揭示多孔材料的抑爆机理,系统研究了柔性(海绵)和刚性(金属丝网)2种典型多孔材料对氢氧爆轰胞格结构的影响,以及海绵和金属丝网厚度、孔隙率对爆轰胞格结构、尺寸等参数的影响。采用烟熏板技术记录爆轰波的胞格图案,并计算得到爆轰胞格尺寸;采用压力传感器记录爆轰波到达时间,进而计算得到爆轰波的平均传播速度。结果表明,爆轰胞格结构与海绵和金属丝网的厚度、孔隙率密切相关,此外研究发现了多个爆轰传播阶段,包括爆轰失效、加速和再起爆。爆轰胞格尺寸也与海绵和金属丝网的厚度、孔隙率密切相关,增大多孔材料厚度和减小孔隙率均能显著增大爆轰胞格尺寸。通过对比分析海绵与金属丝网对爆轰胞格尺寸的影响发现,在相同条件下,刚性多孔材料对爆轰的抑制作用更强,但这种差距会随着多孔材料厚度的增加而减小。最后,通过引入无量纲参数D_(H)/λ量化分析爆轰传播极限。对于柔性和刚性多孔材料而言,其爆轰传播极限可分别近似量化为D_(H)/λ≈3.0和D_(H)/λ≈3.1。 展开更多
关键词 爆轰胞格结构 柔性多孔材料 刚性多孔材料 爆轰极限 氢气
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气相爆轰波凹面反射过程尺度效应的实验研究
15
作者 景天雨 林庚浩 李健 《航天器环境工程》 CSCD 2024年第1期74-81,共8页
了解气相爆轰波的凹面反射是研究爆轰波在环形管道条件下传播机制的基础。文章针对气相爆轰波凹面反射问题中存在的尺度效应进行实验研究,得到三波点轨迹和临界壁角与几何尺度之间的定量关系,发现了类似于爆轰波楔面马赫反射的尺度效应... 了解气相爆轰波的凹面反射是研究爆轰波在环形管道条件下传播机制的基础。文章针对气相爆轰波凹面反射问题中存在的尺度效应进行实验研究,得到三波点轨迹和临界壁角与几何尺度之间的定量关系,发现了类似于爆轰波楔面马赫反射的尺度效应和2个极限(冻结和平衡极限);进一步研究发现尺度效应高度依赖于2个特征长度尺度(胞格尺寸λ和凹面曲率半径R)。以上研究可为高性能航天推进系统燃烧室的设计提供理论参考。 展开更多
关键词 胞格爆轰波 气相爆轰波 凹面反射 马赫反射 尺度效应 实验研究
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