爆炸波相互作用对燃烧热释放和液滴动力学的影响

本研究全面探讨了单粒 combusting droplet 在与由共轴向传播的爆炸波施加的高速瞬态流动相互作用过程中的响应。该爆炸波通过微型冲击发生器产生，实现了较宽的马赫数范围（$1.01<M_s<1.6$）。冲击波流动的相互作用分为两个阶段：1）由爆炸波施加的时衰减速度 ($\rm v_s$) 与之相互作用，2）与诱导速度 ($\rm v_{ind}$) 的相互作用。由于施加的流动，燃烧基座被抬离，燃烧基座向燃烧尖端的输送导致 $M_s > 1.06$ 时燃烧熄灭。燃烧熄灭的 timescales 在 $M_s>1.1$ 时更快（与 $\rm v_s$ 相互作用），该研究探讨了液滴退化、燃烧热释放率和燃烧拓扑演化对冲击波相互作用的影响。在 $M_s < 1.06$ 时，液滴退化速率在与爆炸波相互作用后得到增强，而在 $M_s > 1.06$ 时则因完全熄灭而减慢。燃烧热释放率（HRR）在与冲击流相互作用期间出现瞬时增强，当 $M_s > 1.1$ 时，HRR 增强超过 8 倍于 nominal 无受控燃烧 HRR，在此情况下，由于与 $\rm v_s$ 较快的相互作用（约 $O(10^{-1})ms$）导致瞬时燃烧熄灭。HRR 增强归因于相互作用期间的燃料蒸发累积。此外，对于 $M_s > 1.1$，可压缩涡旋与液滴发生相互作用，导致液滴雾化。液滴显示出不同冲击强度下的广泛雾化响应模式。未发现纳米粒子（NP）添加对燃烧动力学的显著影响，由于相互作用的 timescales 较短。然而，在液滴破裂期间观察到 NP 添加的最小效应，这源于流体性质的变化。