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相似文献
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1.
实验采用稳定预混气2H2+O2+3Ar及不稳定预混气C2H2+5N2O和CH4+2O2,在圆形爆轰管内通过烟膜手段记录了爆轰波的胞格结构,得到了胞格尺寸与初始压力之间的关系式;研究了胞格结构在扰动上下游的变化过程,分析了胞格不稳定性对胞格结构特征的影响,获得了爆轰波经过扰动后重新恢复至平衡状态的特征尺度。结果表明:爆轰波经过扰动后,对于稳定预混气,在扰动下游主胞格结构变得不规则,没有出现次生胞格;对于不稳定预混气,扰动下游伊始爆轰波的次生模态被抑制,由于爆轰波自身的不稳定性,随后出现了局部爆炸点及精细胞格结构;爆轰波在扰动下游传播了一段距离后恢复至平衡状态,该长度在8~15倍之间的胞格尺寸范围内变化,并且随初始压力的变化趋势并不明显。研究结果反映出爆轰波经过孔板扰动后恢复至平衡态所需的长度与爆轰波流体动力学厚度相当。  相似文献   

2.
弯管内爆轰波传播的流场显示和数值模拟   总被引:5,自引:0,他引:5  
采用激光纹影系统拍摄了爆轰波在不同位置的流场照片. 用二阶附加半隐的龙格- 库塔法和五阶WENO格式 分别离散欧拉方程时间和空间导数项,用基元反应来描述爆轰化学反应过程,获得了压力、 温度、典型组元质量分数分布及数值胞格结构和爆轰波平均速度. 结果表明:受壁面稀疏波 和压缩波影响,爆轰波阵面发生畸变. 但由于弯管曲率半径较大,未出现爆轰波熄灭. 靠近 凹壁面的激波强度大于凸壁面侧,且凹壁面侧的反应区宽度较凸壁面侧要窄. 弯管出口处的 三波点数目较入口处减少,爆轰波衰减. 在出口直段,受扰动的爆轰波可恢复为自持爆轰波. 爆轰波流场、胞格结构、平均爆轰波速度的计算和实验结果定性一致.  相似文献   

3.
爆轰波在扩张管内临界传播特性的研究   总被引:5,自引:3,他引:5  
由于稀疏波的作用,爆轰波在变截面扩张管内传播时会发生衰减。临界条件下,爆轰波恰能在扩张管内维持自持传播的特性,称为爆轰波的临界传播特性。针对C_2H_2-O_2-Ar不同的爆轰气体成份,在不同扩张半角的方形扩张管内,作者研究了临界初压p_(cr)、胞格尺寸S与扩张半角的关系,用Whitham理论与重点火准则分析了爆轰波在扩张管的传播,得到胞格尺寸的计算值与实验值基本相符。  相似文献   

4.
陈达  宁建国  李健 《力学学报》2021,53(10):2865-2879
气相爆轰波在周期性非均匀介质中的起爆, 稳态传播和失效机制都极为复杂, 很多物理机制尚不明确, 是当前爆轰物理领域研究的热点和难点. 本文使用反应欧拉方程和两步化学反应模型对爆轰波在非均匀介质中的传播机理进行了数值模拟研究, 非均匀性由横向周期性分布的温度扰动体现, 重点分析不同波长、不同幅度的温度扰动对波阵面波系结构的影响. 计算结果表明, ZND爆轰波在温度扰动下向胞格爆轰波的转变主要受制于两种竞争性因素: 一是爆轰波内在的不稳定性; 二是温度扰动的波长和幅度, 前者是内因, 后者是外因. 温度扰动的存在抑制横波的发展, 延迟了ZND爆轰波向胞格爆轰波的演化, 并且内在不稳定性的增加可以减慢这种延迟现象. 这说明, 温度扰动可以在一定的范围内抑制胞格不稳定性的发展, 但是不能够终止这一过程. 温度的不连续性使得爆轰波阵面更为扭曲, 并在横波附近存在较弱的三波点结构, 即温度扰动可增加爆轰波固有的不稳定性, 改变爆轰波阵面的传播机理. 幅值较大的人工温度扰动可抑制爆轰波的传播和爆轰波自身的不稳定性. 爆轰波阵面胞格结构的形成取决于温度扰动与其自身的不稳定性.   相似文献   

5.
张薇  刘云峰  姜宗林 《力学学报》2014,46(6):977-981
讨论点火延迟时间和爆轰波胞格尺度的内在关系,将点火延迟时间作为特征参量来模拟胞格尺度. 分别对两个总包单步化学反应模型和一个基元反应模型的点火延迟时间进行了数值模拟研究. 对于满足当量比的氢气/空气混合气体,分析了不同初始压力下点火延迟时间随初始温度的变化关系. 研究表明:总包单步反应模型的点火延迟时间不随压力变化,且与初始温度呈线性关系. 基元反应模型的点火延迟时间随压力变化,而且存在理论上的S 型曲线,但是在拐点区域和低温区域与CHEMKIN 计算的结果相差1~3 个量级. 现有模型模拟的胞格尺度普遍偏小,其相应的点火延迟时间也偏小,胞格尺度与点火延迟时间具有正相关性. 入射激波后的气体的点火延迟时间与三波点的运动周期一致,是定量化模拟胞格的关键因素.   相似文献   

6.
环氧丙烷-空气混合物爆轰波胞格结构的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
对碳氢燃料云雾爆轰波胞格结构的影响因素进行了分析:比较了初始温度在25℃和100℃条件下碳氢燃料胞格尺寸,发现胞格尺寸相差不大;胞格尺寸随初始压力的降低而增大,在相对压力为负压条件下得到清晰的爆轰波胞格结构;起爆能的增大可以导致更加复杂的爆轰波次胞格结构出现。  相似文献   

7.
气相爆轰波在半圆形弯管中传播现象的实验研究   总被引:4,自引:1,他引:4  
对气相(2H2/O2/Ar系统)爆轰波在半圆形弯管中的传播现象进行实验研究。用烟迹膜记录了弯管中爆轰波的胞格结构,采用压电传感器测量了沿弯管内外母线指定点的压力时间曲线,得到了爆轰波沿弯管内、外母线的平均速度和胞格尺寸的变化。结果表明:当平面爆轰波进入弯管后,受壁面的几何形状作用,诱导激波阵面发生弯曲。沿诱导激波阵面,自内母线到外母线方向,激波强度逐渐增大。同时,爆轰波后的化学反应区也受到影响,胞格尺寸发生较明显的变化。在本文条件下,当初压p08.00kPa,受扰动的爆轰波在弯管出口下游仍恢复为强度不变的稳定爆轰。胞格记录的三波点迹线表明:受扰动的爆轰波在出口段发生了马赫反射。实验结果还表明:当p0降至5.33kPa,平面稳定爆轰波经过半圆形弯管后,其强度发生衰减并直至出现熄灭。  相似文献   

8.
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。  相似文献   

9.
气相爆轰波在收缩管道中的传播   总被引:3,自引:0,他引:3  
详细介绍了对气相爆轰波沿收缩管道传播时发生Mach反射的系统研究。管道中安装了不同楔角的楔块,采用了多种气体组分按不同的初压分组进行实验。在烟薰玻璃片上记录到了爆轰波Mach反射的三波点迹线,其两侧胞格尺寸和密度的变化清晰可见。推算了爆轰波从Mach反射向规则反射转变的临界角。压力传感器记录了Mach反射时楔面上压力和速度的变化。上述参数与空气激波Mach反射作了比较。编制了爆轰波Mach反射计算程序,检验了CCW理论对于爆轰波传播的可用程度,理论值和实验值在楔角不大于30时相当吻合。  相似文献   

10.
旋转爆轰胞格结构的实验和数值研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
对爆轰波在环形圆管(预混气体为2H2/O2/Ar)内的传播分别进行了实验和数值研究。实验研究 采用烟迹板记录了环形圆管内爆轰波的胞格结构。数值计算利用二阶附加半隐的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,采用基元反应简化模型描述化学反应过程,得到了旋转 爆轰的流场及数值胞格结构。实验和数值模拟结果表明:爆轰波在圆环管中传播时,由于圆环的内壁发散、外 壁收敛,圆环内侧爆轰强度小于外侧,胞格尺寸较大;内侧OH 的分布区域大于外侧,浓度较低。旋转爆轰的 这种性质,使爆轰波能以稳定的角速度绕轴旋转。  相似文献   

11.
We have investigated the evolution of cellular detonation-wave structure as a gaseous detonation travels along a round tube and measured cell lengths as a function of the initial pressure of the gas. We have tested acetylene-containing combustible gas mixtures with different degrees of regularity. Along with the smoked-foil technique, an emission method has been used to the measure current and average values of the detonation cell length. The method is based on the detection of an emission spectrum behind the detonation front in the spectral range corresponding to local gas temperatures that are much higher than those for the Chapman-Jouguet equilibrium condition. This technique provides quasi-continuous cell-length measurements along the normal to the detonation front over the length of several factors of ten times the tube. Our study has experimentally identified the steady states of detonation structure in round tubes, referred to here as the single detonation modes. When the state of a single mode is fully established, then both the flow structure and the energy release at detonation front develop strictly periodically along the tube at a constant frequency inversely proportional to the cell length of the mixture. The mixture regularity has had no influence on the occurrence of the detonation mode, which is defined by the value of initial pressure or the total energy release of the mixture. Outside of the pressure range where a detonation mode was most likely to occur, the detonation front is unstable and may exhibit an irregular cellular pattern. Monitoring the evolution of cells over a long distance revealed that the local gas emissivity, which is time dependent and corresponds to axial pulsations of the detonation structure, has the appearance of a superposition of separate harmonics describing the states of emissivity oscillations and cell structure of single detonation modes. Received 18 October 1999 / Accepted 10 June 2001  相似文献   

12.
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   

13.
This paper reports on two-dimensional numerical simulation of cellular detonation wave in a / / mixture with low initial pressure using a detailed chemical reaction model and high order WENO scheme. Before the final equilibrium structure is produced, a fairly regular but still non-equilibrium mode is observed during the early stage of structure formation process. The numerically tracked detonation cells show that the cell size always adapts to the channel height such that the cell ratio is fairly independent of the grid sizes and initial and boundary conditions. During the structural evolution in a detonation cell, even as the simulated detonation wave characteristics suggest the presence of an ordinary detonation, the evolving instantaneous detonation state indicates a mainly underdriven state. As a considerable region of the gas mixture in a cell is observed to be ignited by the incident wave and transverse wave, it is further suggested that these two said waves play an essential role in the detonation propagation.Received: 16 September 2003, Accepted: 14 June 2004, Published online: 20 August 2004[/PUBLISHED]PACS: 47.40.-x, 82.40.Fp, 82.33.Vx, 83.85.PtX.Y. Hu: Correspondence to Current address: Institut für Strömungsmechanik, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Deutschland  相似文献   

14.
In this experimental study, the critical tube diameter phenomenon of gaseous detonations is investigated in both stable and unstable mixtures with focus on the failure mechanism. It was previously postulated that in unstable mixtures, where the cellular detonation front is highly irregular, the failure is caused by the suppression of local re-initiation centers linked to the dynamics of instabilities. In stable mixtures, typically with high argon dilution, the detonation structure is very regular and the failure mode is attributed to the excessive curvature of the global front. In order to differentiate between these two failure mechanisms, flow perturbations are introduced by placing an obstacle resulting in a minimal blockage ratio of approximately 8 %. The obstacle is placed at the tube exit, before the detonation diffraction. Results show that the perturbations caused by the obstacle only have an effect on undiluted (i.e., unstable) mixtures, causing a decrease in the minimum initial pressure required for successful detonation transmission. This thus demonstrates that local hydrodynamic instabilities play an important role for the critical tube diameter phenomenon in undiluted, unstable mixtures. In contrast, the results for the stable, argon-diluted mixture exhibit little variation in critical initial pressure between the perturbed and unperturbed cases. This can be attributed to the minimal effect of the perturbations on global curvature for the emergent detonation wave. The geometry of the perturbation is also tested, while holding the blockage area constant, by varying the number and position of the obstacle(s). The results demonstrate that the transmission of a detonation is independent of the blockage geometry and is only a function of its imposed blockage area. Consequently, the change in required minimum pressure for transmission shows an identical behavior in unstable mixtures for different perturbation geometries while the transmission characteristics of the stable mixture remain unaffected.  相似文献   

15.
气相爆轰波在90矩形弯管中传播时胞格结构的演化   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用烟迹技术实验获得气相爆轰波在90矩形弯管中传播时留下的胞格图案,详细分析了胞格结构在矩形弯管中的演化规律。同时分析了90矩形弯管的曲率半径和预混气体初始压力对胞格结构演化的影响。实验所采用的预混气体初始压力为33.3、26.7、24.0、16.0、10.7 kPa,90矩形弯管的曲率半径分别为100、50 mm。研究爆轰波胞格结构在弯管中的演化过程有助于深入了解气相爆轰波绕射机理和石油天然气等管道设计。  相似文献   

16.
建立圆管及环形管道系统研究临近极限下爆轰波在管道内传播失效机理。选用C2H2+2.5O2+70%Ar气体,采用光纤探针测量爆轰波在管道内传播速度,用烟迹法记录管道内爆轰波胞格结构。结果表明:初始压力远大于爆轰极限压力时,爆轰波在管道内以稳定速度传播;随着初始压力的减小,爆轰波速度逐渐降低;当初始压力一定时,爆轰波速度随着管道尺寸的减小而逐渐减小;当初始压力达到临界压力时,爆轰波在进入到管道内后其速度会逐渐衰减直至爆轰波完全失效。对于不同几何尺寸的圆管与环管,通过引入无量纲参数d/λ及w /λ(d为圆管管径,w为环管间距,λ为爆轰胞格尺寸)得出,爆轰波在管道内传播的临界圆管直径为环形间距的2倍,与理论模型结果相吻合,验证了稳态气体基于爆轰波波面曲率的失效机理。  相似文献   

17.
爆轰波在阻尼管道中声吸收的实验研究   总被引:12,自引:1,他引:11  
郭长铭  李剑 《爆炸与冲击》2000,20(4):289-295
实验旨在研究气相爆轰波在阻尼管道 (管壁上衬有吸收材料 )中传播时的衰减现象。先是在光滑管壁的管道中产生稳定的具有胞格结构的爆轰波 ,然后使其通过专门设计的管壁上衬有吸收材料 (金属丝网或不锈钢纤维 )的阻尼段。利用高速摄影、压力传感器和烟迹技术等手段 ,记录和测试了阻尼段对几种混合气体爆轰波的传播速度、爆压及胞格结构产生的影响。实验分别在方管和圆管中进行。发现在某些条件下爆轰波可以被衰减成强爆燃。  相似文献   

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