滕宏辉，刘云峰，姜宗林

（中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室，北京 100190）

0 引言

爆轰波是激波压缩自点火，燃烧放热支持其高速自持传播的燃烧波。以爆轰波为基础的推进装置具有很高的热循环效率和一些独特的优点，因此可望用于未来的高超声速飞行器。然而，由于缺乏对爆轰物理的深入认识和掌握，将爆轰波应用于航空发动机的努力遇到了巨大的困难，因此需要对爆轰波的基本物理现象和规律进行系统的研究。早期的研究者建立了CJ（Chapman－Jouguet）理论和ZND（Zel'dovich－von Neumann－Doring）模型，对爆轰波的传播速度的计算和实验结果符合的很好［1］。进入19世纪60年代以后，随着实验技术的进步，研究者发现ZND 模型给出的爆轰波结构和实际结果相差很大。气相爆轰波波后通常是湍流燃烧，而且具有复杂的波面结构［2］。这是由于气体流动和燃烧过程的同时存在，导致了气体动力学和化学反应动力学的耦合，而燃烧反应总体放热速率对于温度存在指数依赖关系，因此诱导了爆轰波的不稳定性。爆轰波的不稳定性会导致波后出现横波，进而形成胞格结构。Shepherd等［3］归纳总结了大量的实验结果，给出了氢气、甲烷、乙炔等常见气体在不同热力学参数下的胞格尺度。Gamezo等［4－5］利用Euler方程和单步放热化学反应模型模拟了横波和胞格爆轰的形成和传播过程，发现波后未反应气团的存在和化学反应参数密切相关，较高的活化能有利于形成波后未反应气团，进而导致较复杂的胞格结构。……