弱约束气体中的爆破传播
流体动力学
2026-03-27 v1
摘要
本研究考察了在由惰性热层弱约束的反应气体上层爆破的传播。使用单步骤、非阿姆斯壮反应模型进行 CFD 模拟，旨在抑制细胞不稳定性，使理论框架可直接与仿真结果进行比较。仿真达到准稳态，揭示了取决于声阻抗比和相对层厚度的不同流场区域，其中一些爆破显示出速度削弱，而其他一些爆破则以 CJ 速度以上传播。发展了解释这些区域的解析模型。当在惰性层中观察到前驱冲击波时，爆破被过驱动；这使用冲击极限分析和基于米特罗法诺夫（Acta Astronaut. 3:995-1004, 1976）的方法的速度估计进行建模。提出了前驱冲击波启动的解析判据。在欠驱动情形下，爆破前沿呈正曲率，使用几何构造分析，其中评估波速与前沿曲率之间关系。简化的基于特征的方法捕捉惰性层中冲击波的衰减，随后使用冲击极限分析确定结果波的相互作用。将这些模型的预测汇总为相图，划分声阻抗和面积比空间中的过驱动和欠驱动区域，以及相应的冲击相互作用。该图与 CFD 结果直接进行了比较。这种数值-理论框架的组合阐明了层状爆破的转换机制，为旋转爆破发动机中爆破动力学提供了见解，在此类发动机中，爆破被来自前一循环燃烧产物的更热惰性层所限制。
引用
@article{arxiv.2603.24702,
title = {Detonation propagation in weakly confined gases},
author = {Youssef K. Wahba and XiaoCheng Mi and Charles B. Kiyanda and Andrew J. Higgins},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.24702},
year = {2026}
}