C-J爆燃机理的数值研究

本文通过一维数值模拟并采用总包一步化学反应动力学，研究爆轰不稳定性与爆燃转爆轰的机理。爆轰在一维爆轰管左封闭端点燃并向下游传播。通过提高活化能以触发爆轰不稳定性。数值结果表明，C-J爆轰在较低活化能下是稳定的。稳定爆轰不存在冯·诺依曼尖峰，且爆轰波前的气体马赫数为亚声速。随着活化能增大，出现冯·诺依曼尖峰且气体马赫数变为超声速。爆轰不稳定性与冯·诺依曼尖峰同步出现。在极高活化能下，爆轰突然淬熄并退化为C-J爆燃。爆轰被较高冯·诺依曼尖峰诱导的稀疏波突然熄灭。随后稀疏波移动到放热区前方并逐渐削弱前导激波。C-J爆燃由前导激波与火焰锋组成，且火焰锋与激波完全脱耦。前导激波后的气体静温过低而无法点燃混合物。来自壁面的稀疏波使前导激波后的混合物停滞，提高其静温并降低其压力。结果，燃烧发生在界面处。界面处燃烧引起的压力升高抵消了稀疏波的影响，该机理使C-J爆燃以相对恒定速度向下游传播较长时间。