张文硕 杨鹏飞 姜宗林 刘云峰

(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)

(中国科学院大学工程科学学院,北京 100049)

引言

爆轰是一种在预混可燃气体中以超声速传播的极端燃烧现象,具有自持、自组织和增压燃烧特征[1].在自然界中,爆轰可能发生于煤矿爆炸和化工厂事故,在Ia型超新星爆炸研究和航空航天新型动力的探索领域也得到越来越广泛的关注[2-4].19 世纪末以来,人们从各个角度探索了气体爆轰的起爆、传播规律和精细结构,在理论和实验认知方面都取得了重大进展.近年来,姜宗林[5]在前人研究的基础上,结合自己的研究成果,提出气体爆轰物理的统一框架理论,总体地概括了气相爆轰波起爆和传播的主要规律和关键物理参数的依存与竞争关系,为进一步分析爆轰现象建立了一个具有启示性的理论基础.

斜爆轰的研究起步较晚,由于应用需求推动其得到了越来越多的关注.斜爆轰波是一种驻定爆轰波(standing detonation wave),当高速可燃气体经过尖劈、钝体等结构时产生斜激波,波后温度升高引发燃烧反应,燃烧带与斜激波耦合构成斜爆轰波.Li 等[6]的早期数值模拟研究揭示了斜爆轰波的基本起爆结构.Figueira da Silva 和Deshaies[7]通过数值模拟发现了两种差异显著的起爆结构,分别称为光滑型和突变型.Teng 和Jiang[8]提出斜激波与斜爆轰波之间的角度差可以作为两种起爆结构的判据.Choi 等[9]通过高分辨率的数值模拟发现斜爆轰波面也能够演化……