层流反应共流射流注入超临界水中推进的自燃前沿的初等模型

在本文中,我们建立并分析了一个描述反应共流燃料/氧化剂射流注入高压水环境时推进的自燃前沿传播的初等模型。该工作受NASA Glenn研究中心高压实验室进行的水热火焰自燃实验研究启发。在实验观察指导下,我们采用若干简化假设,从而推导出一个简单且仍具实验可行性的、描述推进点火前沿传播的数学模型。该模型由定义在无限圆柱域上的单一扩散-吸收-平流方程及圆柱边界上的非线性条件组成,描述射流内的温度分布。该模型体现了燃料射流内热扩散、平流和体积热损失的相互作用,并由射流边界上的微弱化学反应所平衡。我们通过渐近和数值技术分析该模型,并讨论推进点火前沿的可行传播机制。特别地,我们表明在最有趣的参数机制下,即当推进点火前沿处于熄灭临界时,该模型可化简为具有双稳态非线性的二维反应-扩散方程。我们希望本研究有助于解释现有实验数据并指导未来实验。