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尖劈诱导斜爆轰的胞格结构的数值研究

2012-12-25归明月范宝春

弹道学报 2012年2期
关键词:结构

归明月,范宝春

(南京理工大学 瞬态物理重点实验室,南京210094)

当可燃气体与尖劈间的相对运动速度足够高时,可形成驻定于尖劈的爆轰波,称为驻定斜爆轰.由于其在组合推进方面的巨大潜力,引起了普遍的关注.

对于尖劈诱导的斜爆轰,文献[1~5]的实验表明,流场中存在着2种不同的结构.第一种发生在尖劈表面上,是由于爆轰波的直接起爆引起的;第二种发生在下游离尖劈顶点一定距离处,是由斜激波/斜爆轰波(OSW/ODW)的转变而产生的.本文研究的是第二种情况.文献[6~8]对该种情况中影响斜爆轰波稳定的参数(如来流马赫数、劈角等)进行了数值研究.由于驻定斜爆轰的爆轰阵面与来流处于非正交状态,故具有不同于普通正爆轰的精细结构.近来,文献[9,10]用数值计算研究了斜爆轰波的非定常结构,捕获了单头三波点和双头三波点结构,认为尖劈的角度是产生双头三波点的关键因素.文献[11]数值研究了不同马赫数下斜爆轰波的结构以及横波的传播机制,认为传播的状态依赖于尖劈的长度尺度.文献[12]数值分析了斜爆轰的精细结构和周期震荡特性.但是他们均未对整个斜爆轰波阵面的胞格进行探讨.

本文采用高精度的计算格式,对尖劈诱导的斜爆轰的胞格结构进行数值研究,并将其与正爆轰的胞格进行比较.

1 物理模型和计算方法

1.1 基本方程

假设混合气体为理想气体,二维可压缩化学反应流的Euler方程为

式中,

u和v分别为x和y方向的速……

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