冲击管中入射冲击波与反射冲击波背后热力学非均匀性
流体动力学
2026-03-12 v1
摘要
冲击管提供了化学动力学研究的受控高温高压条件，但反射冲击波背后的区域往往并不完全均匀。轴向和径向梯度源于冲击波形成、衰减以及反射冲击波与边界层相互作用，这些变化影响化学动力学测量，如点燃延迟时间。本研究结合实验诊断和数值模拟，对单个膛片冲击管中的这些梯度进行量化。在 CONVERGE CFD 中实现的耦合 RANS-LES 框架包含真实的膛片开启轮廓，并使用氦、氮和二氧化碳的压力历程和冲击波速度轮廓进行验证。结果表明，入射冲击波的衰减对反射冲击波区域的热力学状态具有强烈影响，测试气体之间的差异显著：在氦中，维持近似均匀的核心区域，轴向梯度适度；而在氮和二氧化碳中，由于反射冲击波与边界层相互作用，出现显著轴向梯度。该分析为量化冲击管实验中的测试气体均匀性提供了基础，并可能有助于改进对非理想流条件下燃烧数据的解释。
引用
@article{arxiv.2603.10706,
title = {Thermodynamic Non-Uniformities Behind Incident and Reflected Shocks in a Single-Diaphragm Shock Tube},
author = {Touqeer Anwar Kashif and Janardhanraj Subburaj and Aamir Farooq},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.10706},
year = {2026}
}