王成， 宋清官

(北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室， 北京 100081)



基于Additive Runge-Kutta方法的激波聚焦起爆高精度数值模拟

王成， 宋清官

(北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室， 北京 100081)

基于详细氢氧化学动力学模型，建立了描述氢氧爆轰的多组分反应欧拉方程组. 针对建立的反应欧拉方程组，数值方法上采用3阶Additive Runge-Kutta方法对时间项进行积分，采用5阶精度的加权本质无振荡(WENO)格式对空间对流项进行离散，自主研发了大规模高精度计算程序. 该程序能够处理化学反应源项引起的刚性问题，且能节省计算时间和计算内存. 对半球型、半椭球型、圆锥型3种结构形式凹面腔内的激波聚焦起爆过程进行了数值模拟，数值模拟研究得到了不同结构形式凹面腔内的激波聚焦起爆过程.

详细化学动力学模型； Additive Runge-Kutta方法； WENO格式；激波聚焦

气相爆轰是一个超音速燃烧过程，依靠波阵面后反应区能量的快速释放来自维持，因此气相爆轰是燃料氧气混合物释放燃料化学能极其充分的方式，因而具有较高的能量利用效率[1]. 脉冲爆轰发动机(pulse detonation engine， PDE)利用了气相爆轰的特点，在发动机性能提升方面拥有巨大优势，正逐渐成为了国内外新型发动机研究热点. 爆轰波的点火起爆是脉冲爆轰发动机工作的关键条件，激波聚焦能够在可燃气体中产生高温高压区，进而可以点火起爆形成爆轰波，是脉冲爆轰发动机点火起爆研究的一个重要方向.

国外在20世纪90年代已经开始了激波聚焦方面的研究，且发展较为成熟. Izumi等[2]对惰性激波在抛物形或楔形凹面腔的反射问题进行了实验和数值模拟研究；……