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爆轰波通过扩张喷管的双曝光全息实验和数值研究 总被引:2,自引:0,他引:2
结合实验和数值模拟方法,对以脉冲爆轰发动机为背景的爆轰波通过扩张喷管的流动进行了系列研究。实验采用双曝光全息干涉方法对爆轰波绕射流场进行测量,得到了比传统的纹影法更清晰和可定量化的照片。发展了基于非结构四边形网格自适应有限体积程序,结合基元化学反应模型对扩张喷管中爆轰化学反应流场进行了数值模拟,模拟结果与实验照片吻合较好。实验和数值模拟结果表明,爆轰波绕射具有许多和激波绕射不同的流场特征,其中包括二次起爆现象、化学反应面与前导激波相脱离而引起的复杂流场等,同时初始压力和扩张角度变化也对爆轰波绕射过程产生较大影响,初始压力越低,化学反应区和前导激波分离现象越明显,且前导激波的曲率越大。 相似文献
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气相爆轰波绕射流场显示研究 总被引:2,自引:1,他引:1
采用基于红宝石激光器(波长694.3 nm)的纹影系统,对气相爆轰波绕射进行了初步的流场显示研究。采用单色激光和合适半带宽(15 nm)的滤光片,有效地消除了爆轰波自发光对流场显示的影响。合理设置激光器同步控制系统的触发延时,得到了序列的爆轰波阵面纹影照片。结果表明:图像清晰地显示了爆轰波阵面的诱导激波、横波及化学反应区。当爆轰波在左尖点处绕射,受稀疏波作用,诱导激波与化学反应区明显分离,导致爆轰波衰减为爆燃。分离的诱导激波和折皱的化学反应区在纹影图上清晰可见。诱导激波在垂直支管右壁面反射,诱导二次起爆。畸变爆轰波在水平和垂直支管中均发生马赫反射。提高初压,爆轰波受分叉口几何属性的影响减小,畸变爆轰波在水平和垂直支管下游较易恢复为自持爆轰波。 相似文献
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Lighthill通过冲击波小拐角绕流问题研究了Mach波的形成条件及传播规律。文献[2]中我们对爆轰波小拐角绕流问题求得了近似解析解,并对壁面向下拐时解的奇性进行了讨论。本文考虑平面爆轰波在小拐角处绕射时绕射波的形状,详细地讨论了Mach波形成和传播的情况,并对发生Mach反射时解的奇性进行了分析。 相似文献
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扩张管内爆轰波临界传播特性的研究 总被引:1,自引:0,他引:1
假设重点火位置沿扩张管内扰动区的最后一道特征线,结合描述爆轰波绕射后重点火产生的特征量M/ys与沿胞格长度方向诱导激波与化学反应区分离时爆轰波阵面衰减的速度梯度△MCJ/Lc,本文得到了临界条件下扩张管内爆轰波维持传播而不熄灭的重点火准则。利用Whitham的激波线射理论,由重点火准则导出了任意扩张管角度下爆轰波胞格尺寸的计算公式。计算结果与实验结果相比,二者不仅趋势一致,而且量值也很接近。 相似文献
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基于带化学反应的二维Euler方程,对H2、O2、Ar体积比为2:1:1的混合气体系统在T型管内的爆轰绕射进行了数值模拟。用二阶附加半隐的Runge-Kutta法和五阶WENO格式分别离散欧拉方程的时间和空间导数项,采用9组分48步基元反应简化模型描述爆轰波在静止系统和流动系统中的传播过程,得到了温度、压力、典型组元H质量分数的分布及数值胞格结构。结果表明:在流动系统中,迎风面上波阵面为斜爆轰结构,静止系统两侧和顺风面上的波阵面为完全解耦的前导激波;在水平管中,波阵面与上下壁面经历一系列马赫碰撞后,最终形成正爆轰;在流动系统中,胞格结构明显向下游偏移;横向爆轰波的产生对爆轰波的再生起到了关键作用。 相似文献
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激波与爆轰波对撞的数值模拟研究 总被引:2,自引:1,他引:1
用二阶精度NND差分格式和改进的二阶段化学反应模型模拟了爆轰波与激波的对撞过程,
研究了不同强度入射激波对爆轰过渡区域的影响. 当对撞激波较弱时,透射爆轰波演变主要
受流动膨胀作用的影响,可划分为对撞影响区、爆轰恢复区和稳定发展区3个阶段. 在爆轰
恢复区和稳定发展区,前导激波压力经历一个过冲、然后向稳定爆轰过渡的过程,表现了爆
轰波熄爆和再起爆的物理特征. 当对撞激波较强时,可燃混合气体的高热力学参数导致了更
高的化学反应活化程度,形成了弱爆轰向稳定爆轰的直接转变. 相似文献
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气相爆轰在T形管中传播新现象的实验研究 总被引:8,自引:0,他引:8
对2H2/O2/Ar系统爆轰波在T形管(截面为40mm×40mm)中传播现象进行了实验研究.用烟迹片记录了T形管中爆轰波的胞格结构,用压电传感器记录了分叉口附近指定点压力时间曲线,得到了爆轰波在分叉口附近的平均速度和胞格图案演变.结果表明:初压P0≥2.67kPa,在水平和垂直支管下游区域(距离分叉口约3.5—6倍方管截面边长),分叉口影响消失,爆轰波恢复稳定,且强度基本保持不变.在分叉口绕射过程中,爆轰波在膨胀区中衰减,诱导激波阵面弯曲.两个支管中发生马赫反射,三波点迹线清晰可见.该传播特性是爆轰波的诱导激波和横波共同作用的结果.分叉口附近的胞格结构先消失再恢复,在无胞格和平衡胞格之间的区域存在细密胞格的过渡区,表征了在诱导激波与化学反应阵面分离后的区域中出现二次点火.P0=2.00kPa,水平支管中稳定自持爆轰能重建,垂直支管中爆轰熄灭.P0<2.00kPa,分叉口上游已不能形成稳定爆轰.还对胞格结构中的几个特征参数进行了测量,并初步分析了P0对这些参数的影响. 相似文献
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Shock wave attenuation by grids and orifice plates 总被引:2,自引:0,他引:2
The interaction of weak shock waves with porous barriers of different geometries and porosities is examined. Installing a barrier inside the shock tube test section will cause the development of the following wave pattern upon a head-on collision between the incident shock wave and the barrier: a reflected shock from the barrier and a transmitted shock propagating towards the shock tube end wall. Once the transmitted shock wave reaches the end wall it is reflected back towards the barrier. This is the beginning of multiple reflections between the barrier and the end wall. This full cycle of shock reflections/interactions resulting from the incident shock wave collision with the barrier can be studied in a single shock tube test. A one-dimensional (1D), inviscid flow model was proposed for simulating the flow resulting from the initial collision of the incident shock wave with the barrier. Fairly good agreement is found between experimental findings and simulations based on a 1D flow model. Based on obtained numerical and experimental findings an optimal design procedure for shock wave attenuator is suggested. The suggested attenuator may ensure the safety of the shelter’s ventilation systems. 相似文献
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正向爆轰驱动高焓激波风洞的数值模拟 总被引:5,自引:1,他引:4
对充满氢氧可燃气体、带扩容腔的正向爆轰驱动的激波风洞进行了数值模拟。计算采用了欧拉方程,频散可控耗散差分格式(DCD)和改进的二阶段化学反应模型。在扩容腔附近采用二维轴对称计算模型,而在驱动段和被驱动段的直管道部分则采用一维计算模型。本文分析了爆轰波在管道中的传播、反射和绕射过程。计算结果表明扩容腔的尺寸对爆轰波的传播、反射、汇聚等起着决定性的作用;带扩容腔的正向爆轰驱动的激波风洞能够得到平稳的持续时间较长的气流,提高了实验的精确度和可重复性。 相似文献
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为了计算锥形长药柱水下爆炸冲击波压力,以及研究长脉宽冲击波的传输特性,基于叠加原理建立了冲击波压力-时间曲线的计算方法,通过实验验证了该方法的有效性,在此基础上分析了锥形长药柱不同方位冲击波压力的分布规律。研究结果表明:锥形长药柱产生的冲击波压力具有各向异性,在起爆端一侧形成的是具有厚波头特征的低幅值长脉宽冲击波,在装药径向形成的是接近指数衰减的高幅值冲击波,而在远离起爆端的冲击波压力幅值和脉宽则介于前两者之间。锥形长药柱与球形装药冲击波分布的差异是由于装药形状和起爆方式的改变所导致的,由于装药不同部位起爆的时间差,导致水下爆炸冲击波在不同位置的叠加效果存在明显差异,药柱周围流场中形成的冲击波压力具有方向性。利用提出的计算方法得到的计算结果与实验结果和数值模拟结果吻合较好,研究结果可为锥形长药柱水下爆炸冲击波威力场和毁伤评估提供参考和依据。 相似文献
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有限谱ENO格式在爆轰波数值模拟中的应用 总被引:4,自引:2,他引:2
使用有限谱ENO(EssentiallyNon Oscillatory)格式 ,采用V .P .Korobeinikov二步化学反应模型 ,对稀释的化学当量的氢气和氧气混合物中非定常自维持爆轰波进行了二维数值模拟 ,研究了波的产生和演化机理 ,分析了爆轰波的三波结构和传播过程。计算得到的爆轰波参数和结构与以前的计算和实验结果一致。研究表明 :有限谱ENO格式可以成功地模拟非定常自维持爆轰波。 相似文献
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Oxyhydrogen combustion and detonation driven shock tube 总被引:3,自引:0,他引:3
Yu Hongru 《Acta Mechanica Sinica》1999,15(2):97-107
The performance of combustion driver ignited by multi-spark plugs distributed along axial direction has been analysed and
tested. An improved ignition method with three circumferential equidistributed ignitors at main diaphragm has been presented,
by which the produced incident shock waves have higher repeatability, and better steadiness in the pressure, temperature and
velocity fields of flow behind the incidence shock, and thus meets the requirements of aerodynamic experiment. The attachment
of a damping section at the end of the driver can eliminate the high reflection pressure produced by detonation wave, and
the backward detonation driver can be employed to generate high enthalpy and high density test flow. The incident shock wave
produced by this method is well repeated and with weak attenuation. The reflection wave caused by the contracted section at
the main diaphragm will weaken the unfavorable effect of rarefaction wave behind the detonation wave, which indicates that
the forward detonation driver can be applied in the practice. For incident shock wave of identical strength, the initial pressure
of the forward detonation driver is about 1 order of magnitude lower than that of backward detonation.
The project supported by State Science and Technology Committee, National Natural Foundation of Science of China (19082012),
Chinese Academy of Sciences and Project of National High Technology of China.
In memory of academician Kuo Yonghuai's 90th anniversary. 相似文献
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In this study, the idealized two-dimensional detonation cells were decomposed into the primary units referred to as sub-cells.
Based on the theory of oblique shock waves, an analytical formula was derived to describe the relation between the Mach number
ratio through triple-shock collision and the geometric properties of the cell. By applying a modified blast wave theory, an
analytical model was developed to predict the propagation of detonation waves along the cell. The calculated results show
that detonation wave is, first, strengthened at the beginning of the cell after triple-shock collision, and then decays till
reaching the cell end. The analytical results were compared with experimental data and previous numerical results; the agreement
between them appears to be good, in general.
Received 13 February 2001 / Accepted 2 August 2001 相似文献