激波与火焰相互作用过程的实验研究与数值模拟_冮强
爆炸力学的研究方法
爆炸力学的研究方法
爆炸力学是力学的一个分支，研究爆炸的发生和发展规律以及爆炸的力学效应的利用和防护的学科。
爆炸力学的研究方法主要包括以下几种：
1. 波动方法：爆炸时的波动是爆炸时能量转化的重要形式，因此波动方法成为揭示爆炸规律的基本方法。
例如，爆轰波理论和强激波理论等，都是基于波动方法提出的重要理论。
2. 物质形态变化的研究：爆炸时物质形态可能从固态变成液态、气态、等离子态，发生流固耦合、力-热-光电耦合和化学耦合等，因此需要考虑物质形态变化对爆炸的影响。
3. 物态方程的研究：物态方程是描述物质在强动载荷作用下的状态变化的方程，是研究爆炸现象必须解决的一个课题。
物态方程可以通过实验获得经验公式，也可以通过物理力学获得半经验半理论公式。
4. 数值模拟研究：随着计算机技术的发展，数值模拟方法在爆炸力学研究中得到了广泛应用。
通过数值模拟，可以模拟爆炸过程、分析爆炸特性及传播规律等。
5. 实验研究：实验研究是探索科研规律的重要手段，通过实验手段可以对爆炸过程进行测试和分析，获得实验数据，进而分析爆炸特性和传播规律。
此外，爆炸力学研究还需要考虑多种因素的耦合作用，如力-热-化耦合效应等。
同时，根据对爆炸现象内在本质的深刻认识，分清主次因素，用量纲分析原理构造无量纲控制量等，也是爆炸力学研究的重要方法。
总之，爆炸力学的研究方法多种多样，需要综合运用各种手段来揭示爆炸现象的规律和机理。
高超声速真实气体流动
这本书的数值模拟部分介绍了高超声速流动的数值模拟方法和软件。其中包 括了计算流体力学的基本原理、高超声速流动的数值模拟算法、流场可视化和数 据后处理等章节。这些章节涵盖了数值模拟高超声速流动所需的各种技术和软件， 为读者提供了全面的数值模拟指导。
这本书的实验技术部分介绍了高超声速流动的实验技术和设备。其中包括了 风洞实验、飞行试验、光学诊断技术等章节。这些章节涵盖了高超声速流动的各 种实验技术，为读者提供了实验设计和实施的重要参考。
高超声速真实气体流动
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
声速
深入
声速
高超
模拟
气体
数值
真实
流动
流动 真实
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飞行
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飞行器
影响
内容摘要
内容摘要
《高超声速真实气体流动》是一本专注于研究高超声速流动现象的书籍。本书主要探讨了高超声 速飞行器在高速飞行状态下，真实气体流动的特性及其对飞行性能的影响。 本书介绍了高超声速流动的基本概念和基础知识，包括高超声速流动的物理特性、高超声速流动 的数学模型以及高超声速流动的数值模拟方法等。 本书详细阐述了真实气体流动的基本理论和实践。真实气体是指实际存在的气体，其性质与理想 气体有所不同。真实气体的流动需要考虑温度、压力、密度等因素的影响，同时还需要考虑粘性 效应、热传导效应等复杂流动现象。本书通过理论分析和数值模拟，对真实气体流动的基本规律 进行了深入探讨。 再次，本书对高超声速飞行器在真实气体环境中的飞行性能进行了深入研究。高超声速飞行器在 高速飞行时，会受到强烈的气动加热作用，同时还会受到真实气体的复杂流动现象的影响。
高压氢气泄漏自燃机理及其火焰传播特性实验研究
高压氢气泄漏自燃机理及其火焰传播特性实验研究氢气因其可再生、来源广泛、燃烧过程对环境无污染,且有较高的能源利用效率等优点,引起世界各国的关注和重视。
由于氢气密度较低,高压储氢已成为氢能发展中的一项关键技术。
然而,氢气有诸多不利于安全的特性,高压氢气一旦泄漏或发生意外事故,很有可能会造成火灾、爆炸等灾害。
特别是,在无明显点火源的情况下,高压氢气泄漏后自发着火(自燃)进而发展成为爆炸或喷射火,已成为氢气高压存储的重大安全隐患。
因此,在氢能经济到来之前,迫切需要对高压氢气泄漏自燃这一特殊燃烧现象开展研究。
本文主要基于扩散点火理论,利用实验和理论分析方法对高压氢气泄漏激波传播特性、自发着火机理以及自燃火焰发展规律进行了细致的研究。
首先,利用动态压力传感器和高速纹影技术对高压氢气泄漏过程中激波的产生和传播规律,以及氢气射流的微观动力学发展过程开展研究,内容包括不同结构管道内激波传播特性、氢气射流流场微观结构的变化规律等。
结果表明,前导激波在管道内产生,并向管道下游传播,与此同时激波强度逐渐增强并最终趋于稳定。
在常截面管道内,激波传播速度先增大后减小,并最终维持在一个常数。
较细管径的管道有利于稳定的前导激波快速形成,且大于同等条件较大管径管道内的激波超压。
而激波在变截面管道内传播时,由于紧缩结构或扩张结构的出现,会导致强烈的激波反射、激波-激波相互作用、激波聚焦作用等多维激波结构的出现。
同时发现前导激波从管内传播到管外,其传播速度表现为首先快速减小,之后再逐渐降低为声速的传播特点。
完整记录了激波、高压氢气射流流场结构发展变化规律,先后观察到半球形激波、马赫盘、反射激波、激波三相点等经典激波结构。
其次,借助压力采集和火焰探测技术对管道内自燃发生机理、自燃火焰成长机制以及点火发生临界条件开展研究,提出了理论点火临界压力的概念,给出了等截面管道内氢气自燃发生的理论点火临界压力(为1.63MPa)。
同时建立了判断释放管道内自燃发生与否的预测模型,探讨了影响自燃发生的可能因素。
激波诱导火焰变形、混合和燃烧的数值研究
质 密度 界面 的变形过 程类 似 ； Ｙ． Ｊ ｕ等 研究 了不 同入射 激 波强度对 火焰 变形 的影 响规律 ， 结果 显示 ， 激
波 强度 的增加 可显著 增加 火焰 界面 的长度 ， 使 已燃 气 和未 燃气 接触 面 增加 ， 进 而 提高 火焰 的燃烧 速 率 。
Ａ． Ｍ． Ｋｈ ｏ ｋ ｈ ｌ ｏ ｖ等 采 用带化 学反应 的二 维 Ｎａ ｖ ｉ ｅ ｒ － Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ （ ＮＳ ） 方 程 对入 射激 波 与火焰 的单次 作 用 过
程 进行 了数值 研究 ， 结果 表 明 ， Ｒ Ｍ 不稳 定是 火焰 变形 的主要 机 制 ， 变 形后 的火 焰 与周 围未 燃气 的混 合
摘要 ： 为 了深 入 研 究 激 波诱 导 的火 焰 变 形 以及 由此 带 来 的 混 合 和燃 烧 变 化 特 性 ， 采 用 带单 步 化 学 反 应 的 Ｎａ ｖ ｉ ｅ ｒ － Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ 方 程 和 高 网格 分 辨 率 ， 对 平 面 入 射 激 波 及 其 反 射 激 波 诱 导 球 形 火 焰 变 形 的 现 象 进 行 了 二 维 数
关 系 有 助 于 利 用 或 控 制 激 波一 火焰 相 互 作 用 过 程 。 关键 词 ： 爆 炸力 学 ； 火焰变形 ； 带单步化学反应的 Ｎ ａ ｖ ｉ ｅ ｒ － Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ 方程 ； 激波 ； 燃烧 ； 混 合
中 图分 类 号 ： ０３ ８ ２ 国标学科代码 ： １ ３ ０ ３ ５ ２ ０ 文献标志码 ： Ａ
激 波诱 导 火 焰 变形 、 混 合 和 燃 烧 的 数 值 研 究
人射和反射激波与火焰相互作用的实验和数值显示
模 拟 ，并根 据计 算 结果 ，通 过 计 算 光 学 进一 步得 到
流场 的计算 阴影 图 ，和实 验 阴影 照 片 进 行 了 分析 比
失 稳 以及 混合 增 强 的 过 程 ；Ｋｈ ｏ ｋ ｈ ｌ ｏ ｖ等 ， ６ ］ 则 采 用 数 值计 算 的方法 详细 研 究 了 Ｃ Ｈ ／ ｏ ／ Ｎ 混合 物 的
关键 词
激波 火焰 失稳 阴影 本 文作 者 讨 论 了入 射 激 波 与火 焰 作 用 时 ，激 波 的
分 又和 发展 以及 火 焰 的 失稳 、变 形． 装 置 中都会 发 生 激波 和 火 焰 的相互 作用 过程 ． 当激 波 穿 越火 焰 时 ，会 使 火 焰 面发 生失稳 ，从 而 导 致火 焰 变形 ，甚 至可 能 出现
火 焰 与 激 波 的 相 互 作 用 过 程 ，并 指 出 Ｒｉ ｃ ｈ ｔ ｍｙ ｅ ｒ － Ｍｅ ｓ ｈ ｋ ｏ ｖ不稳定 是 导 致 火 焰 失稳 变形 的 主 要 原 因．
２ ０ ０ ６ — １ ０ — ３ ０收 稿 ，２ ０ ０ ６ — １ ２ — １ ８收修 改稿
＊ 国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ 批 准号 ： １ ０ ４ ７ ２ ０ ４ ７ ）
结 果 表明火 焰在 入 射激 波 的作 用 下 发 生变 形 ，系统 的放热 率 明显增 加 ，在 反射 激 波 作用 下 球形 火 焰 的 燃 烧速 度加 快 ，并 导 致 产生 爆 轰 ． 国 内外 学 者 针 对
采 用高 速摄 影技 术 的手 段 拍 摄 了入 射 以及 反 射激 波
结 果进 行 了处理 ，得 出的计算 阴影 图和 实验 阴影 照 片 比较 吻合． 结 果 表 明，火 球 在 入 射 激 波 的作
蒸汽喷射器混合室两相流动的数值模拟
蒸汽喷射器混合室两相流动的数值模拟武洪强;刘中良;李艳霞;付维娜;汤永智;石灿【摘要】应用适用于跨声速流动的湿蒸汽两相流模型对蒸汽喷射器内流体的流动进行了数值模拟研究.重点研究了蒸汽喷射器混合室内流体的流动过程,并比较了采用湿蒸汽模型和理想气体模型计算结果差异.研究结果表明,湿蒸汽模型中,蒸汽喷射器引射系数略高于理想气体模型的,混合室内喷嘴出口和引射蒸汽入口附近激波产生的局部高压明显小于理想气体模型的,工作蒸汽速度、温度的降低也要比理想气体模型的小.%Fluid flow in steam jet ejector was simulated by employing wet steam model for transonic flow. The study focused on fluid flow in mixing chamber of steam jet ejector and compared difference in simulation results between ideal gas and wet steam models. Higher entrainment ratio of steam jet ejector, smaller localized high pressure produced by shock waves near nozzle outlet and ejector inlet, and less reduction in velocity and temperature of primary steam were observed in wet steam model than in ideal gas model.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)007【总页数】7页(P2696-2702)【关键词】蒸汽喷射器;混合室;凝结;湿蒸汽模型;引射系数;气液两相流;数值模拟【作者】武洪强;刘中良;李艳霞;付维娜;汤永智;石灿【作者单位】北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,强化传热与过程节能教育部重点实验室,北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TQ026.2蒸汽喷射器是一种广泛应用于石油、化工、制冷以及食品工业的重要设备。
南京自然科学优秀学术优秀论文评审委员会
南京自然科学优秀学术优秀论文评审委员会————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：南京市自然科学优秀学术论文评审委员会宁论文评审委员会[2009]1号★关于表彰南京市第八届自然科学优秀学术论文优秀奖获奖作者的决定各有关单位：根据宁论文评办[2009]1号文的精神，经南京市自然科学优秀学术论文评委会评审，逢勇等撰写的“南京市水环境保护问题思考”等500篇论文获南京市第八届自然科学优秀学术论文优秀奖。
现公布评奖结果，并对获奖论文作者予以表彰。
希望全市广大科技工作者再接再厉，积极围绕我市加快转型发展、创新发展、跨越发展中的重点课题，积极开展学术研究和交流，在鼓励原始性创新的同时，不断提高为推动我市科技经济和社会发展、推动企业科技进步与自主创新中的重大问题的开展应用研究，为“智慧南京”建设作出更大贡献。
二○○九年十二月三十一日主题词：学术交流优秀论文表彰决定市自然科学优秀学术论文评委会2009年12月31日印发共印200份论文目录序号论文题目作者姓名工作单位1 混沌背景中微弱信号检测的神经网络方法行鸿彦徐伟南京信息工程大学2 The climate influence of anthropogenic land-use changes onnear-surface wind energy potential in China李艳王元储惠芸汤剑平南京信息工程大学3 生态足迹模型的改进及江苏省耕地利用中的应用刘钦普林振山冯年华刘咏梅南京晓庄学院4 Kerr介质中双模纠缠相干光与Bell态原子相互作用系统的原子偶极压缩林继成郑小虎曹卓良南京晓庄学院5 立方碳化硅纳米晶体作为生物荧光探针的应用课题组东南大学6 基于超声波激励的MEMS微结构动态特性研究康新 C.J.Tay C.Quan 何小元南京理工大学7 2m维Dirac（荻拉克）方程的反谱问题杨传富黄振友南京理工大学8 Optimization of Directivity of Point Source Array by UsingPseudostochastic Sequences安康沈勇欧达毅南京大学电子系9 IOD与北半球大气环流的遥相关模态及其机制模拟闵锦忠周秋林刘娜南京信息工程大学10 石英晶体、铌酸锂晶体和钽酸锂晶体红外波段水的二向色性研究课题组南京信息工程大学11 超导的前提条件：自旋—电荷关联曹天德南京信息工程大学12 重大地震灾害链的时空有序性及其预测研究门可佩南京信息工程大学13 无粘可压缩流体的变分法陶诏灵南京信息工程大学14 用EXP组合函数法求解对称正则化长波方程徐飞南京信息工程大学15 我国矿山环境生态补偿机制探索葛伟亚李君浒叶念军南京地质矿产研究所16 广东始兴南山钨钼多金属矿床的发现及其意义课题组南京地质矿产研究所617 二阶非自治奇异动力系统的周期解储继峰 Pedro Torres 章梅荣河海大学18 TAR模型加权秩估计及其性质讨论耿修林谢兆茹南京大学19 GIS结合MCE技术进行农用地质量评价薛丰昌卞正富南京信息工程大学20 太湖有色溶解有机质光谱吸收空间的分异特征赵巧华秦伯强南京信息工程大学21 南京地区霾天气特征分析童尧青银燕钱凌安俊琳南京信息工程大学22 光在生物组织中传输的多分散系球模型王清华李振华来建成贺安之南京理工大学23 基于变形量控制的充填体力学参数研究马斐张东升张晓春南京市航道管理处24 土工格栅在公路路基塌陷整治中的应用赵文政徐永福白玉恒南京市公路建设处25 梅山铁矿采场崩矿步距的探讨范庆霞上海梅山矿业有限公司26 搅拌桩加固河漫滩相软土地基沉降特性分析倪修勤丁卫中章定文南京市公路建设处27 加筋路堤稳定性分析于天冯卫江邓永锋南京市公路建设处28 基于计算机技术的水利工程管理信息化系统吴苏琴解建仓马斌南京市交通高级技工学校29 浅谈监理怎样控制钻孔灌注桩基础施工林植柳南京港口集团公司30 静压预应力管桩在宁杭高速公路软基处理中的应用赵如飞门小雄吕东旭南京市公路建设处31 封闭作用对双层地基临塑荷载的影响问延煦周健江苏省交通科学研究院32 杭州湾大桥水泥混凝土桥梁桥铺装方案设计徐宏凌晨江苏省交通科学研究院33 Mg CI2，Na2SO4复合腐蚀与弯曲荷载作用对碳化混凝土的抗冻性的影响麻海燕燕坤黄东升杨礼明南京航空航天大学34 一维孔隙率浅水方程及其数值离散王志力陆永军耿艳芬南京水利科学研究院735 基于基团键贡献法和人工神经网络的定量结构-性质相关性研究预测烷烃闪点潘勇蒋军成王志荣南京工业大学36 大型海洋平台基础结构有限元分析课题组南京工业大学37 FRP增强胶合木梁的受弯性能研究杨会峰刘伟庆南京工业大学38 钢-混凝土新型组合暗梁楼盖的静力性能试验郑廷银蔡万军杨波南京工业大学39 折线形腹板工字钢梁试验研究黄炳生蒋萌黄顾忠南京工业大学40 沥青加铺层反射裂缝有限元分析王宏畅侯维俊黄晓明南京林业大学41 SBS改性和博尼维纤维加强沥青混合料路用性能试验研究李国芬王宏畅高敏杰侯彦明南京林业大学42 基于松散型结合小波神经网络的变形预测方法研究光辉李国芬陈凤胡俊南京林业大学43 硅藻精土对沥青混合料水稳定性的影响边疆李国芬侯曙光南京林业大学44 橡胶沥青应力吸收层对路面防裂的影响高敏杰李国芬高俊启侯彦明南京林业大学45 某工程PHC管桩偏位原因分析及处理方案王秀哲高慧琳南京市江宁区建设工程质量监督站46 深基坑监测数据管理及可视化系统开发郑加柱李国芬光辉南京林业大学47 量子计算与遗传算法的融合及其在计算机通信网优化中的应用孙力娟王汝传南京邮电大学48 Kinked Star-Shaped Fluorene/Triazatruxene Co-oligomer Hybridswith Enhanced Functional Properties forHigh-Performance,Solution-Processed,Blue OrganicLight-Emitting Diodes课题组南京邮电大学49 Incentive Schemes of Nodes for Ad Hoc and MultihopCellularNetworks王堃吴蒙南京邮电大学50 基于视觉的人体三维建模潘海朗刘允才南京理工大学851 统一混沌系统的状态Riccati方程同步法单梁梁彦李军王执铨南京理工大学52 双质量线振动式硅微机械陀螺仪的性能分析与测试裘安萍苏岩杨拥军南京理工大学53 入射和反射激波与火焰相互作用的实验和数值显示归明月范宝春于陆军董刚南京理工大学54 基于Hamilton四元数矩阵奇异值分解的二维谐波频率参量估计汪飞王树勋陈巧霞南京航空航天大学55 大坝安全监测仿真实验控制系统中的几个关键问题课题组河海大学56 企业计算机集成制造系统中实体信息编码方案探讨邬建民高听忠晨光集团57 光纤在激光医学治疗上的应用江源中材科技南京玻纤院58 多种数据链综合应用技术李云茹中国电科二十八所59 Performance Analysis of the Acknowledgment-type-ALOHA-CDMAChannels邵建华殷奎喜王兴和赵华南京师范大学60 一种基于数据匹配技术的审计证据获取方法陈伟 Robin Qiu 刘思峰南京审计学院61 强流管辐射剂量率点灵敏度计数值误差范围确定刘斌杨国栋涂国盛南京华东电子集团公司62 Hybrid Technique of RCS Computation with Characteristic Modesand AWE课题组南京信息工程大学63 Periodic components and characteristic timescales in thefinancial market杨春霞伍宏发张颖超南京信息工程大学64 Quasi-physical algorithm of an off-lattice model for proteinfolding problem刘景发黄文奇南京信息工程大学65 Face Image Retrieval Based on Concentric CircularFourier-Zernike Descriptors谢永华 Lokesh Setia HANS BURKHARDT 南京信息工程大学66 Efficient Quantum Secure Direct Communication withAuthentication刘文杰陈汉武李志强刘志昊南京信息工程大学967 动态储存方法在气相爆轰波数值模拟中的应用董刚范宝春朱旻明陈义良南京理工大学68 甲烷/空气中对撞射流火焰的实验和数值研究归月云范宝春叶经方董刚南京理工大学69 Evolution of global enstrophy in cylinder wake controlled byLorentz force张辉范宝春陈志华南京理工大学70 基于反步法的异结构混沌系统Q-S同步顾葆华单梁李军王执铨南京熊猫集团71 超窄带高速通信进展吴乐南东南大学72 激波诱导的乙烯火焰不稳定性的数值模拟董刚范宝春叶经方南京理工大学73 基于模糊c-means算法的空间数据分类和预测胡彩平秦小麟南京航空航天大学74 基于地理位置信息和功率控制的ad hoc网络并行MAC协议雷磊许宗泽南京航空航天大学75 Performance Analysis of MULTIBAND Complex Wavelet BasedMC-CDMA System with Space Diversity Combining in RayleighFading Channel虞湘宾张小东徐大专毕光国南京航空航天大学76 H∞fault detection filter design for networked control systemsmoded by discrete Markovian jump systems冒泽慧姜斌石碰南京航空航天大学77 基于MAC规约的用于水声传感器网络的分配功率控制魏昕赵力李霞邹采荣东南大学78 遥感图像融合的非采样Contourlet变换方法课题组河海大学79 水信息获取与处理技术及发展课题组河海大学80 一种基于熵的距离像模板库建立方法徐海丽中电集团14所81 高速运动目标的宽带回波仿真和成像杨正龙刘爱芳李士国金林中电集团14所82 基于舰载相控阵雷达的一体化通信系统研究胡玉平中电集团14所83 机载火控雷达高重复频率线性调频测距模式目标跟踪方法研究刘兆磊张光义徐振来郭燕昌南京电子技术研究所10序号论文题目作者姓名工作单位84 阵面电源自动测试技术研究鞠文耀杨春中电集团14所85 一种改进的机载大斜视SAR距离多普勒算法肖靖中电集团14所86 星载雷达天线结构特性研究王长武南京电子技术研究所87 基于MIMO体制的雷达LPI性能分析和应用张杰中电集团14所88 地铁环境下支持移动IP无线接入点的研究与设计袁刚陶昱南京电子技术研究所89 模块化网络中的动力学对称性与同步研究王海军黄洪斌齐观晓陈理南京晓庄学院90 ERROR analysis for bivariate fractal interpolation functionsgenerated by 3-D perturbed iterated function systems王宏勇杨守志李秀娟南京财经大学91 超声雾化制作聚砜一聚氧化工烯嵌段共聚物载药涂层血管支架顾兴中易红倪中华房建华东南大学92 TiAl合金表面激光重熔Al2o3-13wt%Tio2复合陶瓷涂层组织结构课题组南京航空航天大学93 基于光栅的快速扫描光学延迟线的色散性质高万荣南京理工大学电光学院94 基于中间硅片厚度可控的三层阳极键合技术研究课题组南京电子器件研究所95 Ka波段Si基微机械宽带垂直过渡戴新峰郁元卫贾世星朱健中国电科第五十五所96 Sic宽禁带功率放大器的设计与实践刘晗郑新商坚钢余振坤中电集团14所97 阵列天线RCS分析及减缩宋国栋潘宇虎高铁中电集团14所98 MEMS口径耦合毫米波天线设计侯芳朱健郁元卫吴璟南京电子器件研究所99 双向高速多量子激光器混沌保密通信系统研究颜森林南京晓庄学院100 信息融合非线性控制理论初探王志胜王道波甄子洋南京航空航天大学101 弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析华冰刘建业孙永荣南京航空航天大学11序号论文题目作者姓名工作单位102 基于Lorenz系统切换混沌同步的保密通讯刘扬正姜长生林长圣南京工程学院103 基于DWT和Kalman滤波的多运动目标跟踪路红费树岷郑建勇张涛南京工程学院104 Robust satisfactory fault-tolerant control of uncertain lineardiscrete-time systems:an LMI approach张登峰王执铨胡寿松南京理工大学105 A class of smoothing methods for mathematical programs withcomplementarity constraints严涛南京理工大学106 基于二阶异常位模型的重力异常畸变级联Kalman滤波校正方法赵立业李宏生周百令李坤宇东南大学107 无结构P2P覆盖网络的拓扑优化专家组南京审计学院108 三维重建的格雷码一相移光编码技术研究崔海华廖文和南京航空航天大学109 Dynamic Calibration of the Relative Pose and Error Analysis ina Structured Light System张备伟 Y.F.Li 南京财经大学110 小样本生物特征识别基于人脸与掌纹象素层融合及核鉴别公共向量与径向基函数分类器荆晓远姚永芳张大鹏杨静宇南京邮电大学111 Second Order Polynomial Class of Chip Waveforms forBand-Limited DS-CDMA Systems宋荣方 S.H.Leung 南京邮电大学112 一种基于流特性描述的P2P流量模糊识别方法孙知信宫婧南京邮电大学113 防抖动的M-MULTOPS结构在网络异常流量检测的应用孙知信唐益慰宫婧南京邮电大学114 基于源目的IP地址对数据库的防范Ddos攻击策略孙知信李清东南京邮电大学115 广义高斯噪声下非线性统计量改善信号检测王友国南京邮电大学116 活动轮廓模型目标跟踪算法综述董春利南京交通职业技术学院117 灰色模型的病态问题研究党耀国王正新刘思峰南京航空航天大学12序号论文题目作者姓名工作单位118 无人直升机旋翼桨叶动力学设计姜朝年谢勤伟戴勇张志清总参第六十研究所119 具有最优信道预留的认知无线电频谱接入技术研究朱晓荣沈连丰 Tak-Shing Peter Yum 南京邮电大学120 基于北斗双星定位辅助的SAR/INS组合导航系统研究熊智冷雪飞刘建业南京航空航天大学121 多源极轨气象卫星热红外波段数据的同化方法研究祝善友尹球张桂欣南京信息工程大学122 基于叠栅技术的二维亚波长周期结构成像设计张成义陶纯堪南京信息工程大学123 不同层间连续条件的路面应力强度因子研究罗睿南京市交通局124 三角网格面法在土方量计算中的应用及编程丁卫中南京市公路建设处125 氧化铁对硫铝酸钙矿物形成的影响课题组南京工业大学126 锌渣对水泥生料煅烧的影响课题组南京工业大学127 无水硫铝酸钙矿物的合成及形成机制研究马素花沈晓冬黄叶平钟白茜南京工业大学128 反应挤出制备尼龙6工艺研究课题组南京化工职业技术学院129 同步碳化——还原法制备椭球型核壳磁性粒子课题组金陵科技学院130 Chloride Ion Critical Content in Reinforced Concrete 课题组南京水利科学研究院131 一种求得纳滤膜荷电密度的快速方法张显球张林生吕锡武杜明霞南京师范大学132 无机非金属纤维制品的结构及其应用课题组南京玻纤院133 沙门氏菌和副溶血性弧菌污染状况及快速检测方法研究课题组南京市产品质量监督检验院134 Stable response to visible light of lnGaN photoectrodes 课题组南京大学135 再生PET的增韧改性研究课题组南京金杉汽车工程塑料有限责任公司136 TiO2纳米管阵列生长进程及微观结构的研究张舒陶杰王玲陶海军南京航天航空大学13序号论文题目作者姓名工作单位137 TiO2纳米管阵列的制备、热处理及光催化性能陶海军秦亮王玲陶杰南京航天航空大学138 Ti/TiO2-Pt修饰电极的制备及电催化性能研究秦亮陶杰王玲陶海军南京航天航空大学139 功能梯度Al2O3涂层残余热应力分析刘红兵陶杰张平则常华南京航天航空大学140 钛基材上羟基磷灰石生物活性研究课题组南京航天航空大学141 钛合金表面多孔TiO2制备及涂层结合强度改进庞迎春陶杰张艳王炜南京航天航空大学142 纳米Fe2O3对钨系延期药燃烧性能的影响课题组南京理工大学143 盐酸异丙嗪与DNA的相互作用以及在DNA杂交的电化学检测中的应用课题组南京理工大学144 正丁醛气相加氢制正丁醇的催化剂及工艺研究孙中华南化集团研究院145 精萘催化加氢合成十氢萘工艺的优化设计苏豪南化集团研究院146 钒催化剂宏观活性评价研究孙远龙南化集团研究院147 新型纤维除雾器的开发与应用杭德森张成昆南化集团研究院148 316L不锈钢、低铬铸铁、高硅铸铁在含硝浓硫酸中的腐蚀状况研究王飞吴英来孙晋东南化集团研究院149 适合烧结烟气脱硫的SDA技术刘永峰韦传稳张旭江苏大峘集团有限公司150 锅炉掺烧污泥密稀相区防磨措施的探讨杨基荣南京协鑫生活污泥发电有限公司151 INFLUENCE OF POLYCARBOXYLATE-BASED SUPERPLASTICIZER ON THEMICROSTRUCTURE OF CONCRETE缪昌文田倩冉加平刘加平南京道鹭建设材料厂152 二元复杂混合物组成的定量SEC分析课题组南京工程学院153 无机盐对大孔树脂吸附苯甲醇的影响研究陈一良潘丙才张全兴南京林业大学14序号论文题目作者姓名工作单位154 微波消解——原子荧光法测定土壤中汞、砷、硒课题组南京市环境监测中心站155 环境水体中痕量酚类化合物气相色谱——质谱联用测定法研究杨丽莉胡恩宇母应锋纪英南京市环境监测中心站156 城市儿童公共活动场所的环境行为研究彭畅琳南京市规划设计研究院有限责任公司157 新型Pt/Al2O3苯加氢催化剂的研制吴永忠南京化工职业技术学院158 错流填料吸收塔吸收率的测定汤立新丁志平季锦林蒋丽芬南京化工职业技术学院159 我国白炭黑喷雾干燥技术进展韩磊王宗濂唐金鑫南京市质监局六合分局160 Microwave-Assisted Rapid Photocatalytic Degradation ofMalachite Green in TiO Suspensions:Mechanism and Pathways课题组南京大学161 Microwave assisted rapid and complete degradation of atrazineusing TiO2 nanotube photocatalyst suspensions高占启杨绍贵塔娜孙成南京大学162 Structural and photocatalytic properties of novel Bi2GaVO7 课题组南京大学163 那格列奈的多晶型与溶解度课题组南京师范大学164 A new nanocomposite biomedical material of polymer/Clay-Cts-Agnanocomposites课题组南京师范大学165 疏水缔合水溶性聚合物P（NVP-DMDAAC-BA）的制备及释药特性王新龙方洁张跃军王娟南京理工大学166 活性矿物掺合料对超高性能水泥基材料的影响张秀芝孙伟戎志丹张倩倩东南大学167 高强混凝土受火后损伤的模糊综合评价李敏考宏涛钱春香东南大学168 用铅锌尾矿制备中热水泥熟料的研究宣庆庆朱建平李东旭邢锋南京工业大学169 Effect of nano-Al2O3 and Y2O3 on the properties andmicrostructure of Si3N4顾海涛陈涵郭露村南京工业大学15序号论文题目作者姓名工作单位170 Physicochemical properties of ionic liquids based onimidazolium/pyrrolidinium cations and maleate/phthalateanions南京理工大学171 Crystallization behavior of poly(trimethyleneterephthalate)/multi-walled carbon nanotube composites课题组南京理工大学172 Synthesis, Structure, and Optoelectronic Properties ofPhosphafluorene Copolymers陈润锋朱瑞范曲立黄维南京邮电大学173 CuO nanocrystals with controllable shapes grown from solutionwithout any surfactants课题组南京理工大学174 醋酸乙烯生产技术的比较及发展趋势程学杰扬子石化公司175 Breaking and lnhibiting Foam Performance of Modified SiliconeOils in Oil-Based Systems课题组南京四新科技研究所有限公司176 纤维素基可生物降解共混高分子材料的制备和性能段丽艳王春鹏储富祥中国林科院林化所177 Degradation of 2,4-dinitrophenol by combining sonolysis anddifferent additives课题组南京信息工程大学178 Research on the Surface Treatment of Carbon Fibers Used inFabrication of MMCs wire王玲等二人南京信息工程大学179 Effects of activators on mass-transfer enhancement in a hollowfiber contactor using activated alkanolamine solutions陆建刚郑有飞陈敏东王连军南京信息工程大学180 Azide 1,3-Dipolar Crcloaddititons to N-Propynoyl andN-Propenoyl(5R)-5-Phenylmorpholin-2-one:DiastereocontrolledAziridine Formation陈敏东 Yu Gan LaurenceM.Harwood南京信息工程大学181 再生斜管衬里大面积脱落原因分析及改造对策张可伟刘振宁金陵石化公司一催化车间16序号论文题目作者姓名工作单位182 电脱盐系统应对加工劣质原油的改造李海良金陵石化公司二常减压车间183 炼制高酸原油工艺设备的腐蚀与防护李海良金陵石化公司二常减压车间184 炼油废水回用于循环水深度处理工程应用季淑娟金陵石化公司机动处185 地面雷达数值风洞技术实现方法梅启元胡长明秦国良中电集团公司第十四研究所186 基于非高斯分布GARCH模型的负荷预测陈昊江苏省电力公司南京供电公司187 配电变压器低压侧互联以降低配电网线损率王育槐焦瑾江苏省电力公司南京供电公司188 基于MATLAB的电力系统暂态电压稳定性仿真研究李升王珣南京工程学院189 新型高振强双质体振动磨的非线性振动刘极峰杨小兰邹景超南京工程学院190 卷带包装材料供送系统模型参考自适应张力控制王保升左健民汪木兰郝洪艳南京工程学院191 梳脱式谷物收获机的改进开发袁建宁 n 南京工程学院192 基于Shannon熵噪声表征能力的系统状态辨识张雨南京工程学院193 大功率LED在功能型照明中的应用探讨杨海峰洪海鲍康袁敏华南京汉德森科技股份有限公司194 八磁极永磁偏置径向磁轴承悬浮机理研究赵旭升南京化工职业技术学院195 ф5.5规格GCr15线材实现冷拉拔的工艺探索李孝池南京钢铁联合有限公司196 一种新型混合励磁同步电机的运行原理与特性研究张卓然严仰光杨善水周波南京航空航天大学197 柔性转子对行波超声波电动机性能的影响陈超赵淳生南京航空航天大学198 旋转型行波超声电机理论模型的研究陈超赵淳生南京航空航天大学199 基于同杆双回线跨线故障识别的选相方案陈福锋钱国明国电南京自动化股份有限公司200 直接并网的中小型发电机定子接地保护丁网林骆健李杰南京中德保护控制系统有限公17司序号论文题目作者姓名工作单位201 江苏电网安全协调防御仿真系统的研究开发课题组国网电力科学研究院202 基于Hypersim的变电站自动化系统闭环测试环境的建立课题组国网电力科学研究院203 葛南直流控制保护系统改造升级田杰李海英毛仕涛黄志岭南京南瑞继保电气有限公司204 微米级电化学加工关键技术研究张朝阳朱荻曲宁松王明环南京航空航天大学205 用结构自适应神经网络预测航空发动机性能趋势陈果南京航空航天大学206 立方氮化硼超硬磨料与45钢钎焊接头残余应力有限元分析课题组南京航空航天大学207 一种隐函数NC刀具轨迹的绘制方法李艳霞南京交通职业技术学院208 变频调速能量回馈控制技术在门机上的应用探讨饶来庆南京港口集团公司209 新型同杆双回线自适应重合闸方案研究课题组国电南京自动化股份有限公司210 基于内点法和改进遗传算法的无功优化组合策略丁晓群王艳华臧玉龙郝晓强河海大学211 梅山选矿重大试验研究与技术改造衣德强尤六亿上海梅山矿业有限公司212 大型直接空冷排汽管道的管线应力分析及膨胀节选型牛玉华吴建伏魏晓汉南京晨光集团有限责任公司213 精密数控曲线点磨削的砂轮磨损检测研究张永宏吴琦胡德金南京信息工程大学214 车辆半主动悬架模型参考滑模控制姚嘉凌郑加强蔡伟义南京林业大学215 口腔预备体颈缘线裁剪算法课题组南京航空航天大学216 高效急冷废热锅炉的研究开发课题组江苏中圣高科技产业有限公司217 盐胁迫下芦荟叶同化组织细胞中ATP酶活性超微结构定位及SI的作用徐呈祥刘友良於丙军甘习华金陵科技学院218 南京地区风景林植物群落质量的综合评价体系童丽丽金波汤庚国金陵科技学院18。
超声速燃烧不稳定性研究进展
超声速燃烧不稳定性研究进展陈钱;张会强;周伟江;白鹏;杨云军【摘要】对超声速燃烧不稳定性这一新兴领域的研究进行了综合评述,并对未来研究进行了展望.首先分析了超声速燃烧不稳定性现象的基本特性及其影响因素;随后讨论了超声速燃烧不稳定性的多种机理;接着概括了基于上述机理的超声速燃烧不稳定性建模;最后对超声速燃烧不稳定性还需重点研究的方向给出建议.综述表明,超声速燃烧不稳定性的现象、机理和建模都还需持续开展研究,特别需要关注的是燃烧室构型布局和燃料喷注方式对超燃冲压发动机燃烧不稳定性现象的影响,在超声速混合层和射流等典型流动中更深入探索超声速燃烧不稳定性机理,基于超声速燃烧系统的湍流时空演化特性进一步发展超声速燃烧不稳定性模型.%The present paper conducts a review of the research on the new field “supersonic combustion instability”.Firstly,the basic properties and affecting factors of the phenomena of the supersonic combustion instability are analyzed;then,several kinds of mechanisms of the supersonic combustion instability are discussed;thirdly,the modeling of the supersonic combustion instability based on the above mechanisms is summarized;finally,the directions of the supersonic combustion instability that need essential concern are suggested.The review demonstrates that the phenomenon,mechanisms and modeling of the supersonic combustion instability all need continuous researches.The future researches may focus on the effects of the combustion chamber configuration and fueling scheme on the phenomena of the scramjet combustion instability,further explore the mechanisms of the supersonic combustion instability in thecanonical flows such as supersonic mixing layers and jets,and further develop models of the supersonic combustion instability based on spatial and temporal evolution of the turbulent characteristics of the supersonic combustion systems.【期刊名称】《宇航学报》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】8页(P1-8)【关键词】燃烧不稳定性;超声速燃烧;超燃冲压发动机;流动不稳定性;热声不稳定性【作者】陈钱;张会强;周伟江;白鹏;杨云军【作者单位】中国航天空气动力技术研究院,北京100074;清华大学航天航空学院,北京100084;中国航天空气动力技术研究院,北京100074;中国航天空气动力技术研究院,北京100074;中国航天空气动力技术研究院,北京100074【正文语种】中文【中图分类】V231.20 引言超声速燃烧从二十世纪五十年代后期起逐渐成为广受关注的重要研究领域[1]。
更准确_更精确_更高效_高超声速流动数值模拟研究进展_唐志共
在自诞生至今的近百年 Ｄ） Ｃ Ｆ 计算流体力学 （ 时间里 ， 随着物理模型 、 数值算法和计算机软硬件 水平的不断发展 而 迅 速 崛 起 ， 成为飞行器研制中 气动布局设计及数据库建设的重要手段 。 与此同 时， 由于高超声速 飞 行 器 具 有 的 特 殊 军 事 意 义 及 经济 、 科技价值 ， 世界各国纷纷将高超声速飞行器 的研制列入 重 点 发 展 计 划
图 １ 高超声速飞行器 Ｆ ｉ ． １ Ｈ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｇ ｙ ｐ
声速流动数值模 拟 中 ， 后者依赖于计算机硬件水 平和数值算法等 ， 其中 ， 隐式时间推进方法由于优 越的鲁棒性和高效性 ， 得到了迅速发展及应用 。 本文针对高超 声 速 流 动 模 拟 中 的 准 度 、 精度 和效率问题 ， 详细介绍了近年来在物理模型 、 空间 离散算法 、 时间推 进 方 法 以 及 误 差 和 不 确 定 度 估 计等方面的研究进展 ， 尤其对目前的热点问题 ， 如 高超声速边界层 转 捩 预 测 、 高阶格式在复杂流动 中的应用以及 Ｃ Ｄ 结果可信度评估等方面进行 Ｆ 了详细介绍 ， 并对 下 一 步 高 超 声 速 流 动 数 值 模 拟 中拟关注的问题进行了讨论 。
。 以 美 国 为 例， 其在
技术发展水平和 人 员 、 资金投入力度等方面都走 在世界最前列 ， 先后提出了一系列高超声速发展 计划 ， 包括 ２ １ ５ 验 证 机， ８ ６ ０世纪６ ０年代的 Ｘ １ ９ － ， 年的国家空天 飞 机 计 划 （ Ｓ Ｐ） ２ ０ ０ １年提出的 ＮＡ ） ， 航空航天倡议 （ Ｉ ２ ０ ０ ２年形成的高超声速飞 ＮＡ ） ， 行计划 （ ０ ３ 年提出的 Ｆ Ｌ Ｃ ＯＮ（ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ２ ０ Ｈ Ｆ ｌ Ａ ｙ ｙ Ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｌ ａ ｕ ｎ ｃ ｈ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｃ ＯＮ ｔ ｉ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｔ － ｐ ｐ ） （ ） ， 计划 和 以及最近几年发 ｅ ｄ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ＨＴＶ ＨＣ Ｖ
复杂管网中瓦斯爆炸冲击波与火焰波传播实验研究
复杂管网中瓦斯爆炸冲击波与火焰波传播实验研究
贾进章;王东明;牛鑫;李斌;朱金超;王枫潇
【期刊名称】《煤田地质与勘探》
【年(卷),期】2022(50)4
【摘要】为了进一步探究瓦斯爆炸冲击波火焰波的传播特性,在自行设计并搭建的复杂管网中进行瓦斯爆炸实验。
实验中利用高精度压力传感器和温度传感器收集压力变化和温度峰值数据;使用火焰传感器采集爆炸过程中出现的火焰波信号,根据理论公式计算得出火焰波传播速度;利用Origin软件对实验数据进行综合处理,研究复杂管网中瓦斯爆炸时的冲击波、火焰波传播特性。
结果表明:管道内各测点最大压力峰值为0.599 MPa,最小压力峰值为0.297 MPa,管道内火焰波速度峰值为214.04 m/s,在管道L_(4)上速度值降低为0 m/s,各测点温度峰值最大值为1837 K,最小值为1521 K。
随着爆炸冲击波与火焰波在复杂管网内的传播距离不断增大,压力衰减趋势和速度突变趋势更为显著。
【总页数】8页(P84-91)
【作者】贾进章;王东明;牛鑫;李斌;朱金超;王枫潇
【作者单位】辽宁工程技术大学安全科学与工程学院;辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X932
【相关文献】
1.煤矿瓦斯爆炸火焰波和冲击波传播规律的理论研究与实验分析
2.瓦斯爆炸火焰波与冲击波伴生关系的实验研究
3.大尺寸通风管网中障碍物对瓦斯爆炸冲击波传播特性影响\r的数值模拟
4.瓦斯爆炸冲击波在不同通风管网中的传播规律试验研究
5.通风管网中瓦斯爆炸火焰波传播特性三维数值模拟
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【国家自然科学基金】_激波不稳定性_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2011年 科研热词 推荐指数 richtmyer-meshkov不稳定性 3 激波管 2 数值模拟 2 r-m不稳定性 2 黎曼问题 1 高速纹影法 1 高超声速进气道 1 阴影方法 1 超燃冲压发动机进气道 1 磁流体力学 1 界面形状 1 爆轰波 1 爆燃转爆轰 1 爆燃波 1 熵条件 1 激波与火焰相互作用 1 激波-边界层相互作用 1 激波 1 流动肥皂膜 1 流动控制 1 流动分离 1 流体力学 1 气体界面 1 柱状汇聚激波 1 数值仿真 1 弹塑性应力波 1 弯曲激波 1 广义riemann问题 1 平面激波 1 太阳风-磁层 1 多层流体界面 1 压升规律 1 二维高超声速进气道 1 taylor展开 1 sph 1 godunov格式 1 air/sf6界面 1
2011年 科研热词 推荐指数 序号 激波管 2 1 richtmyer-meshkov不稳定性 2 2 高超声速 1 3 非线性湍流模型 1 4 非正规折射 1 5 阴影法 1 6 阴影 1 7 边界层 1 8 转捩 1 9 跨音速流动 1 10 超声速垂直射流 1 11 肥皂膜 1 12 球形界面 1 13 爆轰 1 14 爆燃 1 15 爆炸力学 1 16 激波不稳定性 1 17 激波 1 18 流动不稳定性 1 19 水下射流 1 20 数值计算 1 21 实验研究 1 22 圆锥激波 1 23 可压缩湍流 1 24 化学反应诱导区 lic stability equation(pse)稳定性方程 1 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2014年 科研热词 推荐指数 richtmyer-meshkov不稳定性 2 肥皂膜 1 激波-气柱相互作用 1 混合 1 波系结构 1 梯形气柱 1 极小曲面 1 斜界面不稳定性实验 1 数值模拟 1 gks方法 1 bgk模型 1
油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计
油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计张培理;杜扬【摘要】首先分析讨论了油气爆炸过程中火焰燃烧模式的估计方法,然后在激波管内进行了低、中、高3次不同初始油气浓度条件下的油气爆炸实验,通过实验数据分别计算出了低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸在初期、中期和后期的丹姆克尔数和湍流雷诺数,最后依靠丹姆克尔数-湍流雷诺数图对低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸初期、中期和后期的火焰燃烧模式进行了定量估计.结果表明:低、中、高初始油气浓度条件下激波管油气爆炸过程初期、中期和后期的火焰燃烧模式均为漩涡内小火焰模式.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】7页(P688-694)【关键词】爆炸力学;燃烧模式;丹姆克尔数;湍流雷诺数;油气爆炸;层流火焰厚度;漩涡内小火焰模式【作者】张培理;杜扬【作者单位】后勤工程学院军事供油工程系,重庆401311;后勤工程学院军事供油工程系,重庆401311【正文语种】中文【中图分类】O389油气(包括天然气、瓦斯和原油、成品油挥发物等)属于典型的易燃易爆气体，稍有不慎就可能引发火灾爆炸安全事故，造成重大人员伤亡和巨额经济损失。
近年来，随着国民经济与社会生产的快速发展，受限空间油气火灾爆炸事故时有发生，如2007年我国西南某油库发生的油库爆炸事故；2013年11月，山东青岛原油输油管线发生爆炸事故；2014年7月，台湾高雄发生燃气爆炸事故，以上事故均带来严重的人员伤亡和财产损失。
为了避免此类事故的发生，减少人员伤亡与财产损失，尚需加强对油气爆炸机理的研究，从而提出有效的油气爆炸防治措施。
受限空间油气爆炸火焰属于典型的湍流预混火焰，湍流火焰的燃烧模式与油气爆炸过程的化学反应过程、湍流流动以及传热传质过程密切相关。
一般来说，不同的油气爆炸火焰燃烧模式会导致不同的油气爆炸特性，如爆炸超压、超压上升速率、火焰速度等，究其内在的原因之一就是湍流会使火焰前锋面发生褶皱和扭曲[1]，进而对油气爆炸过程的传热传质[2-3]，甚至化学反应历程[4-5]产生影响。
激波与激光相互作用的新理解
激波与激光相互作用的新理解激波与激光的相互作用一直是科学界的研究热点之一。
在这个领域，科学家们通过不断探索和实验，逐渐对激波和激光的相互作用机制有了更加深入的认识。
本文将从激波的产生机制、激光作用于激波的效果和应用前景等方面展开论述，以期给读者带来新的启示。
激波的产生机制是激波与激光相互作用研究的关键之一。
当激光束穿过介质时，能量会被吸收或折射。
当能量密度足够高时，介质中的原子或分子将受到激发，跃迁到高能级状态。
当这些激发态原子或分子重新回到基态时，会释放出原子或分子的能量，形成激波。
这种由激光激发的激波称为光致激波，其研究有助于我们更好地理解激波的产生机制。
激波经过激光干预后的效果也是激波与激光相互作用研究的重要内容之一。
激波的干预可以通过调整激光的功率、波长、脉宽等参数来实现。
激光对激波的干预可以改变激波的频率、幅度和相位等特征，从而影响激波对具体材料的作用效果。
此外，激光还可以通过激波的产生机制来实现对材料的整体性能调控。
因此，激波与激光相互作用的新理解将有助于深入探索激波在材料科学和技术中的应用前景。
激波与激光的相互作用在众多领域具有广泛的应用前景。
一方面，激光通过干预激波的行为可以实现对材料的高效加工和改性。
例如，激光可以利用激波对材料进行局部加热，实现激光焊接和熔化。
另一方面，激波的产生也可以通过激光来控制和调整，来实现对材料性质的精确控制和调控。
这将在纳米材料制备、燃烧动力学等领域带来新的突破和进展。
在医学领域，激波与激光的相互作用也有着广泛的应用。
激光通过激波产生的干预可以实现对生物组织的精确定位杀伤，例如激光消融肿瘤的治疗。
同时，激波也可以通过激光来控制和调整，实现对生物组织的精确成像和诊断，例如激光超声成像技术。
这将推动医疗设备的发展，提高诊疗效果和生活质量。
除了材料科学和医学领域，激波与激光的相互作用还在环境监测、能源开发等领域发挥着重要作用。
例如，激光可以通过激波干预实现对环境污染物的精确检测和监测。
211113267_来流Mach_数连续变化下的激波串运动特性
第８卷㊀第２期２０２３年３月气体物理ＰＨＹＳＩＣＳＯＦＧＡＳＥＳＶｏｌ.８㊀Ｎｏ.２Ｍａｒ.２０２３收稿日期:２０２２￣０８￣０４ꎻ修回日期:２０２２￣０８￣２５基金项目:国家自然科学基金(１２２０２１２２ꎬ５２１２５６０３ꎬ１１９７２１３９)ꎻ１９１２项目第一作者简介:王子傲(１９９４￣)㊀男ꎬ博士ꎬ助理研究员ꎬ主要研究方向为超声速内部流动机理及流动控制ꎮＥ￣ｍａｉｌ:㊀㊀ＤＯＩ:１０.１９５２７/ｊ.ｃｎｋｉ.２０９６￣１６４２.１００７来流Ｍａｃｈ数连续变化下的激波串运动特性王子傲ꎬ㊀黄仁哲ꎬ㊀信宣安ꎬ㊀常军涛(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院ꎬ黑龙江哈尔滨１５０００１)ＭｏｖｅｍｅｎｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｈｏｃｋＴｒａｉｎＵｎｄｅｒＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣｈａｎｇｅｏｆＩｎｃｏｍｉｎｇＭａｃｈＮｕｍｂｅｒＷＡＮＧＺｉ￣ａｏꎬ㊀ＨＵＡＮＧＲｅｎ￣ｚｈｅꎬ㊀ＸＩＮＸｕａｎ￣ａｎꎬ㊀ＣＨＡＮＧＪｕｎ￣ｔａｏ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨａｒｂｉｎ１５０００１ꎬＣｈｉｎａ)摘㊀要:为了研究入射激波变化的隔离段内激波串的运动特性ꎬ设计并搭建了直连式变Ｍａｃｈ数实验系统ꎬ捕捉了相同来流Ｍａｃｈ数变化速率㊁不同背压变化速率下激波串的运动行为ꎬ揭示了入射激波与背压同时变化对激波串运动的影响机理ꎮ入射激波与背压同时变化时ꎬ共有３个方面的因素会影响激波串整体的上下游运动趋势ꎬ其一ꎬＭａｃｈ数变化ꎬＭａｃｈ数增大导致激波串向下游运动ꎬ该影响随Ｍａｃｈ数增大逐渐减弱ꎻ其二ꎬ背景波系移动ꎬ背景激波反射点靠近激波串前缘时ꎬ可能引起激波串的突跳ꎻ其三ꎬ背压压比变化ꎬ背压压比增大时激波串向上游运动ꎬ该影响随背压压比增大逐渐增强ꎮ三方面因素共同作用下激波串表现出复杂的运动ꎮ关键词:激波串ꎻ入射激波ꎻ来流Ｍａｃｈ数ꎻ背压ꎻ运动特性㊀㊀㊀中图分类号:Ｖ２１１.７５３文献标志码:ＡＡｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｗｉｔｈｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋꎬａｄｉｒｅｃｔ￣ｃｏｎ￣ｎｅｃｔｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｖａｒｉａｂｌｅｉｎｃｏｍｉｎｇＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｗａｓｂｕｉｌｔ.ＴｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｉｎｃｏｍｉｎｇＭａｃｈｎｕｍｂｅｒａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｎｇｅｒａｔｅｓｏｆｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｃａｐｔｕｒｅｄ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕ￣ｅｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｈａｎｇｅｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋａｎｄｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｗａｓｒｅｖｅａｌｅｄ.Ｗｈｅｎｔｈｅｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋａｎｄｔｈｅｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｎｇｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｕｐ￣ｓｔｒｅａｍａｎｄｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｍｏｖｅｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎ.ＴｈｅｆｉｒｓｔｉｓｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｉｎｃｏｍｉｎｇＭａｃｈｎｕｍｂｅｒ.ＴｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｎｃｏｍｉｎｇＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎꎬａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｇｒａｄｕａｌｌｙｗｅａｋｅｎｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｉｎｃｏｍｉｎｇＭａｃｈｎｕｍｂｅｒ.Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｓｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｗａｖｅｓ.Ｗｈｅｎｔｈｅｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｗａｖｅａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｌｅａｄｉｎｇｅｄｇｅꎬｔｈｅｓｕｄｄｅｎｊｕｍｐｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｃａｎｂｅｃａｕｓｅｄ.Ｔｈｅｔｈｉｒｄｉｓｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｔｉｏ.Ｗｈｅｎｔｈｅｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｅｓꎬｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｓｕｐｓｔｒｅａｍꎬａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｔｉｏ.Ｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｅｘｈｉｂｉｔｓｃｏｍｐｌｅｘｍｏｖｅｍｅｎｔｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｈｏｃｋｔｒａｉｎꎻｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋꎻｉｎｃｏｍｉｎｇＭａｃｈｎｕｍｂｅｒꎻｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅꎻｍｏｖｅｍｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ引㊀言高超声速武器对掌握未来高技术战争中的制空㊁制天权有重要作用ꎬ可以快速㊁远距离打击敌战略目标ꎬ有效改变攻防作战形势ꎮ超燃冲压发动机是研制这种空天飞行以及高超声速武器系统首要的支撑技术ꎬ具有大射程㊁自加速㊁高Ｍａｃｈ数巡航等特点ꎬ是大气层内高超声速飞行的最佳动气体物理２０２３年㊀第８卷力ꎬ可作为单级入轨空天飞机㊁高超声速导弹的发动机ꎮ它是近年来得到国内外广泛重视的热门研究课题ꎬ有望成为最有前途的航空航天动力系统之一[１]ꎮ超燃冲压发动机利用进气道￣隔离段的激波增压原理对来流进行压缩ꎬ为燃烧室提供稳定的压缩气流ꎮ隔离段是位于进气道和燃烧室之间的重要部件ꎬ在宽工况下通过激波串流场结构平衡隔离段进口压力与燃烧室入口的高反压形成的压比[２]ꎬ隔离了燃烧过程和压缩过程之间的相互干扰ꎬ使进气道捕获流量在宽燃烧工况下不受燃烧反压的影响ꎬ保证了超燃冲压发动机在宽工况下的稳定可靠工作ꎮ对于均匀来流条件的等直管道ꎬＷａｌｔｒｕｐ等[３]通过对等截面管道进行大量的实验研究ꎬ发现激波串长度受多方面因素的影响ꎬ包括来流Ｍａｃｈ数㊁上游边界层动量厚度㊁管道高度和管道出入口压比ꎬ在此基础上ꎬ提出了估算激波串长度的经验公式ꎮＩｋｕｉ等[４]研究了背压保持不变时激波串的振荡运动ꎬ认为振荡是来流的湍流脉动引起的ꎬ并给出了预测激波串振荡频率的公式ꎮＹａｍａｎｅ等[５]和Ｓｕｇｉｙａｍａ等[６]对该现象分别提出了不同的解释ꎮ苏纬仪等[７]通过数值模拟研究了壁面温度对隔离段激波串振荡的影响ꎮ结果表明ꎬ随壁面温度的增加ꎬ隔离段壁面压力振荡的频率减小㊁幅值增大ꎮＧｅｅｒｔｓ等[８]研究了背压缓慢增大时激波串的运动特性ꎬ发现激波串在运动过程中存在剧烈的振荡ꎮＫｌｏｍｐａｒｅｎｓ等[９]研究了振荡背压作用下激波串的运动ꎬ发现激波串的运动可以分解为反压变化引起的低频分量和自身不稳定性引起的高频分量ꎮＥｄｅｌｍａｎ等[１０]研究了激波串的受迫振荡行为ꎬ得到了激波串在受迫振荡过程中做刚性运动的结论ꎮ熊冰等[１１]通过数值模拟研究了不同频率的振荡背压下激波串的受迫振荡ꎬ发现背压振荡频率较低时ꎬ激波串的运动主要表现为激波串整体的前后移动ꎮ针对背景波系作用下激波串特性ꎬ研究人员也已经开展了部分研究ꎮＷａｇｎｅｒ等[１２]在实验中初步研究了某Ｍａｃｈ数５进气道￣隔离段构型内的激波串前传速度变化规律ꎬ发现激波串在隔离段不同位置的前移速度有显著的差别ꎮＷａｇｎｅｒ等[１３]还发现了激波反射引起的流动分离对激波串前移过程起到了关键作用ꎮ当激波串前缘移动至波系反射形成的局部逆压力梯度区域时ꎬ激波串前缘附近的边界层流动分离加剧ꎮ这种剧烈而快速向上游扩展传播的流动分离形成了激波串突跳现象ꎮＴａｎ等[１４]在２０１２年首次提出了背景波系的概念ꎬ通过实验研究了这种复杂背景波系作用下的激波串长度变化过程ꎬ发现激波串前缘呈现走走停停的非线性特性ꎮ这种激波串非线性运动特性也在Ｑｉｎ等[１５]的实验中被发现ꎬ激波串前缘位置随着当量比变化呈现走走停停的爬行特性ꎮＨｕａｎｇ等[１６]发现超声速气流在背景波系的激波和膨胀波作用下经历反复的压缩膨胀过程ꎬ在隔离段内形成了上升和下降的压力梯度ꎮＸｕ等[１７￣１８]用数值模拟的方法研究了隔离段激波串突跳特性ꎬ通过分析发现背景波系引起的壁面压力梯度变化对激波串突跳特性起重要作用ꎬ并进一步建立了判断激波串突跳运动触发条件的方法ꎮＬｉ等[１９￣２０]比较了不同背景波系下的激波串前移路径ꎬ并对背景波系下的激波串前移路径做了数学建模ꎬ此外还分析了入射激波作用下激波串的振荡特性ꎬ不同的入射激波在隔离段中引起的激波￣边界层干扰的模式不同ꎬ对激波串振荡特性的影响也不同ꎮ综上所述ꎬ当前关于激波串的研究大部分集中在均匀来流的条件下ꎬ虽然近些年也开展了一些针对入射激波作用下激波串运动特性的研究ꎬ但入射激波对激波串运动特性的详细作用机理还未完全认识清楚ꎮ针对入射激波连续变化过程中激波串的运动特性研究更处于空白状态ꎮ本文基于所设计的变Ｍａｃｈ数喷管ꎬ对入射激波连续变化下的激波串运动特性开展风洞实验研究ꎬ１.１节介绍了平移式变Ｍａｃｈ数喷管的工作原理ꎻ１.２节介绍了安装了变Ｍａｃｈ数喷管的超声速直连式风洞实验台ꎻ２.１节阐明了入射激波连续变化下ꎬ不同背压变化速率对激波串运动特性的影响ꎻ２.２节基于Ｂｉｌｌｉｇ公式ꎬ揭示了入射激波与背压对激波串运动的耦合作用机理ꎮ第３章总结了本研究获得的主要结论ꎮ１㊀实验装置１.１㊀平移式变Ｍａｃｈ数喷管平移式变Ｍａｃｈ数喷管的原理如图１所示ꎬ喷管下壁面位置固定不变ꎬ其中ＡＢ段为直线ꎬ喷管上壁面可以水平移动ꎬ上壁面处于最上游位置时如图中黑色实线所示ꎬ喷管喉道位置在Ａ处ꎬ喉道高度为Ａｔｈ１ꎮ当喷管上壁面沿水平方向向下游移动时ꎬ喷管喉道面积增大ꎬ而喷管出口面积保持不６１第２期王子傲ꎬ等:来流Ｍａｃｈ数连续变化下的激波串运动特性变ꎬ因此喷管出口Ｍａｃｈ数减小ꎮ当喷管上壁面移动到最下游位置时ꎬ喷管喉道位置到达Ｂ处ꎬ此时ꎬ喷管出口Ｍａｃｈ数达到最小值ꎮ图中θ表示ＡＢ段与水平方向的夹角ꎬ假设喷管上壁面从最上游位置向下游平移ｄｘ距离ꎬ喉道高度变为Ａｔｈ２ꎮ根据几何关系ꎬ可以得到Ａｔｈ２＝Ａｔｈ１＋ｄｘ ｓｉｎθ代入下式ꎬ即可得到喷管出口Ｍａｃｈ数Ｍａ２ＡｏｕｔＡｔｈ２＝１Ｍａ２ｋ－１ｋ＋１Ｍａ２２＋２ｋ＋１æèçöø÷ｋ＋１２(ｋ－１)图１㊀平移式变Ｍａｃｈ数喷管的工作原理图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌａｄｊｕｓｔａｂｌｅｎｏｚｚｌｅ图２给出了本文设计的变Ｍａｃｈ数喷管出口Ｍａｃｈ数随喷管上壁面移动距离的变化ꎬ喷管出口Ｍａｃｈ数基本保持线性变化ꎬ喷管上壁面最大移动距离为３０ｍｍꎬ可实现出口Ｍａｃｈ数在１.８~２.４内变化ꎮ图２㊀喷管出口Ｍａｃｈ数随上壁面移动距离的变化Ｆｉｇ.２㊀ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆＭａｃｈｎｕｍｂｅｒａｔｎｏｚｚｌｅｅｘｉｔｗｉｔｈｍｏｖｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｕｐｐｅｒｗａｌｌ１.２㊀来流Ｍａｃｈ数连续变化的实验系统图３给出了安装变Ｍａｃｈ数喷管后整个实验装置的示意图ꎬ主要包括变Ｍａｃｈ数喷管段和隔离段两部分ꎮ喷管上游连接容积为１０ｍ３㊁总压１３ＭＰａ的高压储气罐ꎬ通过减压阀控制实验总压ꎬ经过减压后的空气进入变Ｍａｃｈ数喷管ꎮ变Ｍａｃｈ数喷管上壁面由伺服电动缸驱动做水平直线运动ꎬ喷管出口尺寸为宽ˑ高＝５０ｍｍˑ３０ｍｍꎮ图４给出了实验中安装好的变Ｍａｃｈ数喷管及驱动装置ꎮ实际的发动机隔离段内ꎬ由于进气道产生的激波进入隔离段不断反射形成背景激波ꎬ为模拟背景激波ꎬ实验中在喷管出口下壁面安装了楔角１４ʎ㊁高２ｍｍ的斜劈ꎮ喷管下游连接矩形等直隔离段ꎬ尺寸为宽ˑ高ˑ长＝５０ｍｍˑ３０ｍｍˑ３２０ｍｍꎬ隔离段两个侧壁面安装有高ˑ长＝３０ｍｍˑ３００ｍｍ的石英玻璃窗ꎬ用于流场纹影观测ꎮ实际的发动机隔离段下游连接的是燃烧室ꎬ为了在冷流实验中模拟燃烧室燃油燃烧产生的背压ꎬ实验中在隔离段下游安装可旋转的挡板ꎬ挡板由步进电机驱动ꎬ通过改变挡板角度即可改变节流程度ꎬ产生不同大小的背压ꎮ为描述节流程度大小ꎬ定义节流比ＴＲ为ＴＲ＝ＡｔｈＡｄｕｃｔ式中ꎬＡｔｈ为挡板引起的节流面积ꎬＡｄｕｃｔ为隔离段出口面积ꎮ为获取实验过程中隔离段内压力变化ꎬ分别在隔离段上下壁面安装９个高频压力传感器ꎬ传感器型号为天沐ＮＳ￣３ꎬ量程为０~１ＭＰａꎬ有效响应频率为２０ｋＨｚꎬ综合精度为ʃ０.２５％ꎮ传感器为等间距安装ꎬ相邻间距为２０ｍｍꎬ具体位置如图３所示ꎮ上壁面传感器编号为ＴＣ１~ＴＣ９ꎬ下壁面传感器编号为ＴＢ１~ＴＢ９ꎮ传感器测量压力得到的电压信号由ＩＯｔｅｃｈ６２２０测量模块进行采集并记录ꎬ采集频率为１０ｋＨｚꎬ实验中采集到的电压值经过换算即可得到压力值ꎮ为记录实验过程中激波串的运动过程ꎬ采用Ｚ型纹影系统ꎬ并使用高速相机进行拍摄ꎮ图５给出了纹影系统的示意图ꎬ光源产生的光线经透镜汇聚到小孔处ꎬ然后经凹面镜反射形成平行光ꎮ凹面镜焦距为２.５ｍꎬ直径为２５０ｍｍꎬ因此可拍摄纹影的最大范围为直径２５０ｍｍ的圆形ꎮ使用圆形刀口对汇聚的光线进行切割后ꎬ再使用高速相机拍摄ꎮ拍摄得到的纹影图中ꎬ亮度值的高低表示密度梯度(∂ρ/∂ｘ)２＋(∂ρ/∂ｙ)２的大小ꎬ亮度值越低ꎬ则密度梯度越大ꎮ高速相机拍摄帧率为２５００Ｈｚꎬ曝光时间为２５０μｓꎬ拍摄图片的像素为１２８０ｐｉｘｅｌˑ３００ｐｉｘｅｌꎮ高速相机的触发模式设置为后触发ꎬ当实验结束控制背压的挡板信号变为零时ꎬ相机触发停止拍摄ꎮ纹影拍摄和压力测量由两个系统完成ꎬ为同步压力数据和纹影图像ꎬ在纹影系统视窗范围７１气体物理２０２３年㊀第８卷内安装了一个ＬＥＤ灯ꎬ为ＬＥＤ灯供电的电压信号接入ＩＯｔｅｃｈ６２２０电压测量模块ꎮ这样ꎬ通过比较实验中拍摄到的ＬＥＤ灯的亮灭和电压信号的变化ꎬ即可同步纹影图和压力数据的时间ꎮ图３㊀变Ｍａｃｈ数实验装置示意图Ｆｉｇ.３㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐｗｉｔｈａｄｊｕｓｔａｂｌｅｎｏｚｚｌｅ图４㊀变Ｍａｃｈ数实验装置实物图Ｆｉｇ.４㊀Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐｗｉｔｈａｄｊｕｓｔａｂｌｅｎｏｚｚｌｅ图５㊀Ｚ型纹影设备的原理图Ｆｉｇ.５㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＺ￣ｓｔｙｌｅｓｃｈｌｉｅｒｅｎａｐｐａｒａｔｕｓ整个实验系统的控制程序采用Ｌａｂｖｉｅｗ语言编写ꎬ在ＮＩ￣ＰＸＩｅ８１０２设备上运行ꎮ程序通过对电磁杠杆阀的电路控制实现供气控制ꎬ通过一个高低电平信号控制喷管上壁面的移动方向ꎬ通过一个不同数量和半脉宽的脉冲信号控制喷管上壁面的移动距离和移动速度ꎬ喷管上壁面的位移精度为０.２ｍｍꎮ类似地ꎬ程序通过另一组高低电平信号和脉冲信号控制挡板的转动方向和转动角度ꎬ每发射一个脉冲ꎬ挡板转动０.００６ʎꎮ此外ꎬ控制程序还提供了高速相机的触发信号和ＬＥＤ灯的电压信号ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀不同背压变化速率时激波串的运动过程实际飞行中ꎬ来流Ｍａｃｈ数的变化是通过调节燃烧室内燃油当量比实现的ꎬ因此隔离段入射激波连续变化过程中伴随着隔离段出口背压的变化ꎮ为研究入射激波与背压同时变化下激波串的运动规律ꎬ在调节来流Ｍａｃｈ数改变入射激波的同时ꎬ调节隔离段下游挡板角度改变背压ꎮ共进行了３次不同的实验ꎬ３次实验中ꎬ来流Ｍａｃｈ数变化规律相同ꎬ都是在１９~２１ｓ的时间段内从Ｍａ＝１.８增加到Ｍａ＝２.４ꎻ隔离段下游挡板的变化规律不同ꎬ挡板初始角度相同ꎬ都在１９~２１ｓ线性增大ꎬ但增长速率不同ꎬ因此最终的挡板角度也不相同ꎬ３次实验中的挡板角度变化和相应的背压变化如图６所示ꎮ不同实验中ꎬ激波串的运动过程不同ꎬ下面将分别进行说明ꎮ(ａ)Ｆｌａｐａｎｇｌｅ８１第２期王子傲ꎬ等:来流Ｍａｃｈ数连续变化下的激波串运动特性(ｂ)Ｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅ图６㊀实验中的襟翼角度和背压变化Ｆｉｇ.６㊀Ｆｌａｐａｎｇｌｅｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｙｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ图７给出了实验１中典型上壁面压力测点的压力变化ꎬ其中ꎬＴＣ９㊁ＴＣ７测点的压力分别沿ｙ轴偏移＋０.５ꎬ－０.５ꎬ使得各压力数据更容易区分ꎮ结合实验拍摄到的激波串纹影图ꎬ如图８所示ꎬ可以将激波串的运动分为５个阶段ꎮ其中ꎬ从阶段１到３ꎬＴＣ８的压力从一直振荡变为间歇振荡ꎬ再变为基本不振荡ꎬ说明激波串一直向下游运动ꎻ而从阶段４到５ꎬＴＣ８压力由基本不振荡变为一直振荡ꎬ说明激波串向上游运动ꎮ图７㊀实验１中激波串运动过程中的典型压力变化Ｆｉｇ.７㊀Ｔｙｐｉｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ１图８㊀实验１中激波串运动的纹影图像Ｆｉｇ.８㊀Ｓｃｈｌｉｅｒｅｎｉｍａｇｅｓｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ１图９给出了实验２中典型上壁面压力测点的压力变化ꎬ其中ꎬＴＣ９测点的压力沿ｙ轴偏移＋０.５ꎬＴＣ７测点的压力沿ｙ轴偏移－０.５ꎬ使得各压力数据更容易区分ꎮ结合实验拍摄到的激波串纹影图ꎬ如图１０所示ꎬ可以将激波串的运动分为６个阶段ꎮ其中ꎬ阶段１激波串向上游运动ꎬ导致ＴＣ７出现明显振荡ꎻ之后ꎬ阶段２和３ꎬ激波串向下游运动ꎬＴＣ７的振荡减弱然后消失ꎻ阶段４到６ꎬ激波串向上游运动ꎬＴＣ７的振荡再次出现ꎮ图９㊀实验２中激波串运动过程中的典型压力变化Ｆｉｇ.９㊀Ｔｙｐｉｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ２图１０㊀实验２中激波串运动的纹影图像Ｆｉｇ.１０㊀Ｓｃｈｌｉｅｒｅｎｉｍａｇｅｓｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ２图１１给出了实验３中上壁面典型压力测点的压力变化ꎬ其中ꎬＴＣ７㊁ＴＣ６和ＴＣ３测点的压力分别沿ｙ轴偏移＋１.５ꎬ＋０.５和－１ꎮ图１２给出了实验３中下壁面典型压力测点的压力变化ꎬ其中ＴＢ８㊁ＴＢ６和ＴＢ５测点的压力分别沿ｙ轴偏移＋０.５ꎬ－０.５和－１ꎬ使得各压力数据更容易区分ꎮ激波串的运动分为８个阶段ꎮ在这８个阶段中ꎬ激波串一直向上游运动ꎬ可以看到激波串向上游运动过程中依次经过ＴＢ８㊁ＴＢ７㊁ＴＢ６㊁ＴＢ５ꎬ导致各位置依次出现压力振荡ꎮ９１气体物理２０２３年㊀第８卷图１１㊀实验３中激波串运动过程中的上壁面典型压力变化Ｆｉｇ.１１㊀Ｔｙｐｉｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｙｏｎｔｈｅｕｐｐｅｒｗａｌｌｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ３图１２㊀实验３中激波串运动过程中的下壁面典型压力变化Ｆｉｇ.１２㊀Ｔｙｐｉｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｙｏｎｔｈｅｌｏｗｅｒｗａｌｌｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ３实验１~３ꎬ来流Ｍａｃｈ数变化规律相同ꎬ初始背压相同但背压增长速率逐渐增大ꎬ激波串表现不同的运动过程ꎮ实验１中ꎬ激波串先向下游运动再向上游运动ꎻ实验２中ꎬ激波串先向上游运动ꎬ再向下游运动ꎬ然后又向上游运动ꎻ实验３中ꎬ激波串一直向上游运动ꎬ如图１３所示ꎮ这表明ꎬ在入射激波连续变化和背压的耦合作用下ꎬ激波串的运动会变得比较复杂ꎮ下面ꎬ将对入射激波与背压对激波串运动的耦合作用机理进行分析ꎮ图１３㊀实验３中激波串运动的纹影图像Ｆｉｇ.１３㊀Ｓｃｈｌｉｅｒｅｎｉｍａｇｅｓｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ３２.２ 入射激波与背压对激波串运动的耦合作用机理增大来流Ｍａｃｈ数使入射激波连续变化ꎬ会产生两个方面的作用:一方面ꎬＭａｃｈ数增大后激波串的增压能力提高ꎬ如果背压压比不变ꎬ激波串的长度会减小ꎬ激波串向下游运动ꎻ另一方面ꎬＭａｃｈ数增大会导致背景激波向下游移动ꎬ而背景激波反射点向下游移动过程中到达激波串前缘附近时ꎬ激波串会向上游运动ꎮ背压增大会导致激波串向上游运动ꎬ因为需要更长的激波串进行增压ꎮ因此ꎬ来流Ｍａｃｈ数和背压压比同时增大时ꎬ激波串的运动是以上３个方面共同作用的结果ꎮ首先来看Ｍａｃｈ数增大导致的激波串向下游运动ꎬ当激波串上下游压比保持不变时ꎬ来流Ｍａｃｈ数增大ꎬ激波串长度减小ꎬ且Ｍａｃｈ数越大ꎬ激波串长度减小得越慢ꎮ也就是说ꎬＭａｃｈ数增大ꎬ激波串向下游运动ꎬ但随着Ｍａｃｈ数增大ꎬ激波串向下游移动得越来越慢ꎮ再来看Ｍａｃｈ数增大引起的背景波系移动进而导致的激波串向上游运动ꎬＭａｃｈ数增大过程中ꎬ背景激波反射点基本保持线性移动ꎬ但背景激波移动导致的激波串向上游运动ꎬ只发生在激波反射点移动到激波串前缘附近时ꎬ该作用是间断出现的ꎮ最后来看背压压比增大导致的激波串向上游运动ꎬ用预估激波串长度的经验公式Ｂｉｌｌｉｇ公式进行分析ꎮ式(１)为Ｂｉｌｌｉｇ公式给出的矩形隔离段中激波串长度的预测公式ｘ(Ｍａ２１－１)Ｒｅ０.２θＨ０.５θ０.５１＝５０(ｐｒ－１)＋１７０(ｐｒ－１)２(１)式中ꎬｐｒ＝ｐ２/ｐ１ꎬｐ１和ｐ２分别为激波串上㊁下游静压ꎬθ１为激波串上游边界层动量厚度ꎬＲｅθ为基于边界层动量厚度计算的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数ꎬＨ为隔离段高度ꎬＭａ１为激波串上游Ｍａｃｈ数ꎬｘ为激波串长度ꎮ激波串上下游压力保持不变时ꎬ忽略Ｍａｃｈ数对动量边界层厚度的影响ꎬ计算ｘ的１阶和２阶导数ꎬ可以得到式(２)和(３)ꎮ根据这两个公式可以得到Ｍａｃｈ数变化时激波串长度的变化趋势ꎮ当激波串上下游压比保持不变时ꎬ来流Ｍａｃｈ数减小ꎬ激波串长度增大ꎬ且Ｍａｃｈ数越小ꎬ激波串长度增大越快ｄｘｄＭａ１＝－２Ｍａ１(Ｍａ２１－１)２Ｈ０.５θ０.５１Ｒｅ０.２θ[５０(ｐｒ－１)＋１７０(ｐｒ－１)２]<０(２)０２第２期王子傲ꎬ等:来流Ｍａｃｈ数连续变化下的激波串运动特性ｄ２ｘｄＭａ２１＝６Ｍａ２１＋２(Ｍａ２１－１)３Ｈ０.５θ０.５１Ｒｅ０.２θ[５０(ｐｒ－１)＋１７０(ｐｒ－１)２]>０(３)假设来流参数保持不变ꎬ求激波串长度相对于背压压比的１阶和２阶导数ꎬ可以得到式(４)和(５)ꎮｄｘｄｐｒ＝Ｈ０.５θ０.５１(Ｍａ２１－１)Ｒｅ０.２θ[３４０(ｐｒ－１)＋５０]>０(４)ｄ２ｘｄｐ２ｒ＝３４０Ｈ０.５θ０.５１(Ｍａ２１－１)Ｒｅ０.２θ>０(５)根据这两个公式可以得到背压压比变化时激波串长度的变化趋势ꎮ当来流参数保持不变时ꎬ背压压比增大ꎬ激波串长度增大ꎬ且背压压比越大ꎬ激波串长度增长越快ꎮ图１４为谭慧俊实验中存在入射激波时不同背压压比对应的激波串长度ꎬ可以更加直观地看到背压压比变化对激波串长度的影响ꎮ图１４㊀存在入射激波时激波串长度随背压压比的变化[１４]Ｆｉｇ.１４㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｌｅｎｇｔｈｗｉｔｈｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｔｉｏｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋ[１４]结合式(２)和(４)可以大致预估不考虑背景激波移动影响时ꎬ来流Ｍａｃｈ数和背压压比变化引起激波串的运动速度ｄｘｄｔ＝ｄｘｄＭａ１ｄＭａ１ｄｔ＋ｄｘｄｐｒｄｐｒｄｔ(６)激波串向上游运动时ꎬ速度为正ꎮ由于该式是基于均匀来流中激波串长度公式得到的ꎬ存在入射激波时隔离段内流动非均匀ꎬ应用该式计算得到的激波串速度并不完全准确ꎬ但其值的大小和正负对判断激波串的上下游运动趋势仍有一定的参考意义ꎮ接下来ꎬ分析实验１~３激波串的运动趋势变化ꎮ实验１中ꎬ背压压比增长速率最小ꎬ来流Ｍａｃｈ数和背压压比同时开始增加时ꎬ由于Ｍａｃｈ数较小ꎬＭａｃｈ数增大导致激波串向下游移动ꎬ该作用较强ꎬ背压压比还比较低ꎬ背压压比增大导致激波串向上游运动ꎬ该作用较弱ꎬ因此两者共同作用下激波串向下游运动ꎮ以１９.２ｓ时的激波串为例ꎬ根据式(６)计算不考虑背景激波移动影响时激波串的运动速度ꎬ其值为－０.０５４ｍ/ｓꎬ表明激波串向下游运动ꎮ随Ｍａｃｈ数和背压压比的增大ꎬＭａｃｈ数增大产生的作用减弱ꎬ而背压压比增大产生的作用增强ꎬ激波串变为向上游运动ꎮ以２０.８ｓ时的激波串为例ꎬ计算出的激波串运动速度为０.００６２ｍ/ｓꎬ表明激波串向上游运动ꎮ实验２中ꎬ背压压比增长速率相对实验１更大ꎬ在Ｍａｃｈ数和背压压比同时开始增大后ꎬＭａｃｈ数增大对激波串长度的影响比背压压比增大的影响更大ꎬ因此激波串本应该向下游运动ꎬ但向下游移动的速度应该比实验１中的慢ꎮ同时ꎬＭａｃｈ数增大引起的背景激波反射点向下游移动ꎬ其速度比激波串移动速度快ꎬ因此背景波系移动对激波串的运动产生作用ꎬ导致激波串向上游移动ꎮ同样计算１９.２ｓ时不考虑背景激波移动影响时激波串的运动速度为－０.０２２ｍ/ｓꎬ而背景激波向下游的移动速度为－０.０３９ｍ/ｓꎬ背景激波向下游移动速度更快ꎬ因此背景激波反射点会移动到激波串前缘附近引起激波串向上游突跳ꎮ当激波串经过突跳到达激波反射点上游后ꎬ背景激波反射点对激波串运动的影响消失ꎬ只剩Ｍａｃｈ数增大和背压压比增大影响激波串长度ꎬＭａｃｈ数增大产生的影响仍然占主导ꎬ因此激波串向下游移动ꎮ以１９.４ｓ时的激波串为例ꎬ计算出的速度为－０.００２１ｍ/ｓꎮ之后ꎬ随着Ｍａｃｈ数和背压压比的进一步增大ꎬ背压压比增大对激波串长度的影响逐渐成为主导ꎬ因此激波串向上游运动ꎮ以２０.８ｓ时激波串为例ꎬ计算出的速度为０.０１８ｍ/ｓꎮ实验３中ꎬ背压压比增长速率最大ꎬ来流Ｍａｃｈ数和背压压比同时开始增大时ꎬ来流Ｍａｃｈ数增大对激波串长度的影响和实验１ꎬ２中保持一致ꎮ但由于较高的背压压比增长速率ꎬ背压压比迅速增大ꎬ导致背压压比增大对激波串长度的影响强于Ｍａｃｈ数增大的影响ꎬ因此激波串一直向上游运动ꎮ１２气体物理２０２３年㊀第８卷分别计算１９.２ｓ和２０.８ｓ时激波串的速度ꎬ其值分别为０.０３４ｍ/ｓ和０.０４１ｍ/ｓꎬ因此激波串都在向上游运动ꎬ且运动速度变快ꎮ考虑隔离段中背景波系对激波串长度的影响规律ꎬ进一步对Ｂｉｌｌｉｇ公式进行修正ꎮ由于激波串在背景波系的干扰下ꎬ激波串流场呈非对称结构ꎮ因此ꎬ在Ｂｉｌｌｉｇ公式中引入非对称程度ꎬ以考虑背景波系的影响ꎮ非对称程度变量Ｈａｓｙｍ表示为Ｈａｓｙｍ＝ｘ１－ｘ２其中ꎬｘ１为顶壁上的激波串前缘位置ꎬｘ２为底壁上的激波串前缘位置ꎮ为了保证等式左侧的量纲不变ꎬ将非对称程度Ｈａｓｙｍ用隔离段出口高度Ｈ进行无量纲化处理ꎬ代入式(１)ꎬ可以得到ｓ(Ｍａ２－１)Ｒｅ０.２５θ(１＋｜Ｈａｓｙｍ/Ｈ｜)αＤ０.５θ０.５＝５０ｐｆｐａ－１æèçöø÷＋１７０ｐｆｐａ－１æèçöø÷其中ꎬｐａ和ｐｆ分别为激波串结构上游和下游的静压ꎮ综上所述ꎬ通过调节来流Ｍａｃｈ数使入射激波连续变化ꎬ背压压比同时变化时ꎬ会产生３个方面的影响ꎬ且各影响的大小会随来流Ｍａｃｈ数和背压压比值的改变而发生变化ꎬ３个方面影响共同作用下使得激波串出现复杂的运动ꎮ３㊀结论为了研究来流Ｍａｃｈ数与背压同时变化对激波串运动行为的影响ꎬ设计了一种可以连续改变喉部面积的Ｌａｖｅｌ喷管ꎬ进而实现了隔离段来流Ｍａｃｈ数在１.８~２.４范围内的连续变化ꎮ通过调整下游襟翼的角度ꎬ改变节流比ꎬ进而实现下游背压的连续变化ꎮ开展了来流Ｍａｃｈ数增加速率相同㊁背压增加速率不同的３组实验ꎮ实验１中背压增加速率最小ꎬ激波串先向下游运动后向上游运动ꎻ实验２中激波串的运动行为是上游 下游 上游 下游ꎻ实验３中背压增加速率最大ꎬ激波串一直向上游运动ꎮ改变来流Ｍａｃｈ数使入射激波连续变化的同时改变背压ꎬ二者耦合作用下ꎬ共有３个方面的因素影响激波串整体的上㊁下游运动趋势ꎮ第一ꎬ来流Ｍａｃｈ数增大会导致激波串增压能力提高ꎬ激波串长度减小ꎬ激波串向下游运动ꎻ第二ꎬ背景波系反射点到达激波串前缘会导致激波串向上游运动ꎻ第三ꎬ背压增加会导致激波串向上游运动ꎮ通过对Ｂｉｌｌｉｇ公式关于来流Ｍａｃｈ数和背压求导ꎬ定性地评估了来流Ｍａｃｈ数和背压变化引起激波串的运动趋势ꎮ通过将不对称程度引入Ｂｉｌｌｉｇ公式中ꎬ可以提升存在背景波系的隔离段流场中激波串前缘位置预测的精度ꎮ致谢㊀本研究受国家自然科学基金(１２２０２１２２ꎬ５２１２５６０３ꎬ１１９７２１３９)和１９１２项目资助ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ)[１]㊀ＭｏｒｅｌｌｉＥꎬＤｅｒｒｙＳꎬＳｍｉｔｈＭ.Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓ￣ｔｉｍａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＸ￣４３Ａ(Ｈｙｐｅｒ￣Ｘ)ｆｒｏｍｆｌｉｇｈｔｄａｔａ[Ｒ].ＡＩＡＡ２００５￣５９２１ꎬ２００５.[２]ＣｕｒｒａｎＥＴꎬＨｅｉｓｅｒＷＨꎬＰｒａｔｔＤＴ.Ｆｌｕｉｄｐｈｅｎｏｍｅｎａｉｎｓｃｒａｍｊｅｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ[Ｊ].ＡｎｎｕａｌＲｅｖｉｅｗｏｆＦｌｕｉｄＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬ１９９６ꎬ２８(１):３２３￣３６０.[３]ＷａｌｔｒｕｐＰＪꎬＢｉｌｌｉｇＦＳ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｉｎｃｙ￣ｌｉｎｄｒｉｃａｌｄｕｃｔｓ[Ｊ].ＡＩＡＡＪｏｕｒｎａｌꎬ１９７３ꎬ１１(１０):１４０４￣１４０８.[４]ＩｋｕｉＴꎬＭａｔｓｕｏＫꎬＮａｇａｉＭꎬｅｔａｌ.Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｐｓｅｕｄｏ￣ｓｈｏｃｋｗａｖｅｓ[Ｊ].ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＪＳＭＥꎬ１９７４ꎬ１７(１１２):１２７８￣１２８５.[５]ＹａｍａｎｅＲꎬＫｏｎｄｏＥꎬＴｏｍｉｔａＹꎬｅｔａｌ.Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｐｓｅｕｄｏ￣ｓｈｏｃｋｉｎｓｔｒａｉｇｈｔｄｕｃｔ:１ｓｔｒｅｐｏｒｔꎬｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ[Ｊ].ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＪＳＭＥꎬ１９８４ꎬ２７(２２９):１３８５￣１３９２.[６]ＳｕｇｉｙａｍａＨꎬＴａｋｅｄａＨꎬＺｈａｎｇＪＰꎬｅｔａｌ.Ｌｏｃａｔｉｏｎｓａｎｄｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｐｓｅｕｄｏ￣ｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｉｎａｓｔｒａｉｇｈｔｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｄｕｃｔ[Ｊ].ＪＳＭＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌꎬ１９８８ꎬ３１(１):９￣１５.[７]苏纬仪ꎬ王赫ꎬ陈云ꎬ等.壁温对隔离段激波串振荡的影响[Ｊ].航空动力学报ꎬ２０１７ꎬ３２(７):１６０５￣１６１２.ＳｕＷＹꎬＷａｎｇＨꎬＣｈｅｎＹꎬｅｔａｌ Ｅｆｆｅｃｔｏｆｗａｌｌｔｅｍｐｅｒａ￣ｔｕｒｅｏｎｐｓｅｕｄｏ￣ｓｈｏｃｋｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｉｎｉｓｏｌａｔｅｄ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｏｗｅｒꎬ２０１７ꎬ３２(７):１６０５￣１６１２(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ). [８]ＧｅｅｒｔｓＪꎬＹｕＫ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｓｏｌａｔｏｒｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ[Ｒ].ＡＩＡＡ２０１２￣５８９１ꎬ２０１２. [９]ＫｌｏｍｐａｒｅｎｓＲꎬＤｒｉｓｃｏｌｌＪＦꎬＧａｍｂａＭ.Ｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｔｏｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｆｏｒｃｉｎｇ[Ｒ].ＡＩＡＡ２０１６￣００７８ꎬ２０１６.[１０]ＥｄｅｌｍａｎＬＭꎬＧａｍｂａＭ.ＲｉｇｉｄｂｏｄｙｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａＭａｃｈ２ｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｔｏｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｆｏｒｃｉｎｇ[Ｒ].ＡＩＡＡ２０１８￣３５４２ꎬ２０１８.[１１]熊冰ꎬ王振国ꎬ范晓樯ꎬ等.隔离段内正激波串受迫振荡特性研究[Ｊ].推进技术ꎬ２０１７ꎬ３８(１):１￣７.ＸｉｏｎｇＢꎬＷａｎｇＺＧꎬＦａｎＸＱꎬｅｔａｌ.Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ２２第２期王子傲ꎬ等:来流Ｍａｃｈ数连续变化下的激波串运动特性ｆｏｒｃｅｄｎｏｒｍａｌｓｈｏｃｋ￣ｔｒａｉｎｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｉｎｉｓｏｌａｔｏｒ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ３８(１):１￣７(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ).[１２]ＷａｇｎｅｒＪＬꎬＹｕｃｅｉｌＫＢꎬＶａｌｄｉｖｉａＡꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｕｎｓｔａｒｔｉｎａｎｉｎｌｅｔ/ｉｓｏｌａｔｏｒｍｏｄｅｌｉｎＭａｃｈ５ｆｌｏｗ[Ｊ].ＡＩＡＡＪｏｕｒｎａｌꎬ２００９ꎬ４７(６):１５２８￣１５４２. [１３]ＷａｇｎｅｒＪＬꎬＹｕｃｅｉｌＫＢꎬＣｌｅｍｅｎｓＮＴ.Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｕｎｓｔａｒｔｏｆａｎｉｎｌｅｔ￣ｉｓｏｌａｔｏｒｍｏｄｅｌｉｎＭａｃｈ５ｆｌｏｗ[Ｊ].ＡＩＡＡＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１０ꎬ４８(９):１８７５￣１８８８.[１４]ＴａｎＨＪꎬＳｕｎＳꎬＨｕａｎｇＨＸ.Ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｓｉｎａｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｉｎｌｅｔ/ｉｓｏｌａｔｏｒｍｏｄｅｌｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｗａｖｅｓ[Ｊ].ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎＦｌｕｉｄｓꎬ２０１２ꎬ５３(６):１６４７￣１６６１.[１５]ＱｉｎＢꎬＣｈａｎｇＪＴꎬＪｉａｏＸＬꎬｅｔａｌ.Ｕｎｓｔａｒｔｍａｒｇｉｎｃｈａｒ￣ａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｃｒａｍｊｅｔｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｉｓｏｌａｔｏｒ￣ｃｏｍ￣ｂｕｓｔｏｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＡＩＡＡＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１５ꎬ５３(２):４９３￣５００.[１６]ＨｕａｎｇＨＸꎬＴａｎＨＪꎬＳｕｎＳꎬｅｔａｌ.Ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｉｎｃｕｒｖｅｄｉｓｏｌａｔｏｒｓｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｗａｖｅｓ[Ｊ].ＡＩＡＡＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１８ꎬ５６(１):３２９￣３４１. [１７]ＸｕＫＪꎬＣｈａｎｇＪＴꎬＺｈｏｕＷＸꎬｅｔａｌ.Ｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｓｈｏｃｋ￣ｔｒａｉｎｓｈａｒｐｆｏｒｗａｒｄｍｏｖｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＡＩＡＡＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１６ꎬ５４(４):１４０３￣１４１２. [１８]ＸｕＫＪꎬＣｈａｎｇＪＴꎬＬｉＮꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａ￣ｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｌｉｍｉｔｓｆｏｒｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｒａｐｉｄｆｏｒｗａｒｄｍｏｖｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＴｈｅｒｍａｌａｎｄＦｌｕｉｄＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１８ꎬ９８:３３６￣３４５.[１９]ＬｉＮꎬＣｈａｎｇＪＴꎬＸｕＫＪꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｗａｖｅｓ[Ｊ].ＰｈｙｓｉｃｓｏｆＦｌｕｉｄｓꎬ２０１７ꎬ２９(１１):１１６１０３.[２０]ＬｉＮꎬＣｈａｎｇＪＴꎬＸｕＫＪꎬｅｔａｌ.Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｔｒａｉｎｉｎａｎｉｓｏｌａｔｏｒｗｉｔｈｉｎｃｉｄｅｎｔｓｈｏｃｋｓ[Ｊ].ＰｈｙｓｉｃｓｏｆＦｌｕｉｄｓꎬ２０１８ꎬ３０(１１):１１６１０２.３２。
E-H型激波反射透射结构的稳定性的开题报告
E-H型激波反射透射结构的稳定性的开题报告
一、研究背景
激波反射透射结构是一种重要的激波相互作用现象，其应用涵盖了多个领域，如爆炸物理学、空气动力学和高速流动控制等。
其中，E-H型激波反射透射结构的特点主要体现在其在透射波上产生的一个非对称的压力峰。
这种压力峰的形状和大小，将对物体的稳定性和安全性产生极大影响。
因此，E-H型激波反射透射结构稳定性的研究具有重要意义。
二、研究内容
1. E-H型激波反射透射结构的数值模拟和仿真计算，得到压力峰的形状和大小。
2. 分析压力峰的产生机制，探究其与透射波的传播特性的关系。
3. 通过理论求解和实验验证，探究影响E-H型激波反射透射结构稳定性的因素，如角度、反射波的强度等。
4. 根据研究结果，提出相应的控制措施和建议，以提高结构的稳定性和安全性。
三、研究方法
本研究采用数值模拟、仿真计算、理论求解和实验验证相结合的方法，深入探究E-H型激波反射透射结构的稳定性。
其中，数值模拟和仿真计算可通过计算流体力学方法实现，理论求解可通过数学公式解析，实验验证则可通过模型实验和风洞实验等方式获取数据。
四、研究意义和预期成果
本研究旨在深入探究E-H型激波反射透射结构的稳定性机制，为其稳定性提供理论基础和实验指导。
预期成果包括了定量分析压力峰大小与透射波传播特性的关系；揭示了影响E-H型激波反射透射结构稳定性
的主要因素；提出了相应的结构控制措施和建议。
这些成果将为空气动力学、爆炸物理学、工程力学等领域的研究和领域应用提供参考依据。
JP-10裂解的激波管实验与动力学模拟
JP-10裂解的激波管实验与动力学模拟熊壮;王苏;张灿;俞鸿儒【摘要】利用单脉冲激波管对碳氢燃料JP-10在1150～1300 K条件下的高温热裂解特性进行了实验研究,采用气相色谱法分析热裂解产物并获得了热裂解速率系数.主要裂解产物有乙烯、乙炔、丙烯、丁烯、1,3-丁二烯、环戊二烯、环戊烯、苯、甲苯,以及少量的甲烷、乙烷、二甲苯和甲基环戊烯.将每次激波管实验后所有产物浓度累加,JP-10裂解速率系数由实验测定.为了消除激波运行中非理想性和边界层效应导致反应温度确定的误差,采用对比速率法确定裂解温度,即在反应物中加入少量热解速率已知的内标物,根据内标物在相同的激波管实验条件下的裂解程度确定反应温度.根据内标物裂解量确定的激波管裂解反应温度通常小于采用传统测量激波速度由激波关系计算的反射激波后5区温度.在1200～1300 K之间两种方法得到的温度吻合得较好,差异在20K以内,随着温度升高,两者差异增大.在实验研究的基础上,依据San Diego Mechanism对JP-10高温裂解过程进行了动力学模拟.结果显示:主要裂解产物中乙烯、乙炔和1,3-丁二烯产量随温度变化的实验值与San Diego Mechanism的模拟结果有很好的一致性,但环戊烯产量的实验值比模拟值高很多,预示JP-10裂解中完全开环和部分开环反应都是重要的裂解通道.【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2019(051)001【总页数】9页(P85-93)【关键词】裂解;碳氢燃料;对比速率法;激波管【作者】熊壮;王苏;张灿;俞鸿儒【作者单位】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;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;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;重庆大学化学化工学院,重庆 400044;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【正文语种】中文【中图分类】O643.5;O354.5利用单脉冲激波管对JP-10的高温热裂解特性进行了实验研究，采用气相色谱法分析热裂解产物并获得了热裂解速率系数.主要裂解产物有乙烯、乙炔、丙烯、丁烯、1,3-丁二烯等.在实验研究的基础上，依据San Diego Mechanism机理对JP-10高温裂解过程进行了动力学模拟.结果显示：主要裂解产物中乙烯、乙炔和1,3-丁二烯产量随温度变化的实验值与San Diego Mechanism机理的模拟结果有很好的一致性.引言高超声速飞行器以高马赫数飞行时，由于发动机燃烧室燃气总温高、壁面高热流等问题的存在，需要对燃烧室结构进行主动冷却.目前，以机载燃料作为冷却剂的再生冷却技术是国际上公认的有效冷却方式之一.采用吸热型碳氢燃料通过裂解吸热反应对飞行器燃烧室进行冷却不仅可以解决燃烧室的冷却问题，同时裂解生成燃烧性能良好的小分子燃料还有助于提高燃料的燃烧效率.因此对吸热型碳氢燃料裂解特性的研究不仅有助于其自身裂解机理的构建，而且对高超声速飞行器发动机的设计与优化也具有重要的指导意义[1−6].根据化学热力学理论，最有可能作为吸热型燃料的是饱和烷烃和具有单环或多环结构的烷烃[7].JP-10是以环戊二烯二聚体双环戊二烯为原料合成的具有三环结构的癸烷，如图1所示.其分子式为C10H16，也称外挂式四氢双环戊二烯，沸点193°C，密度为0.977 g/cm3.由于单位质量热值高，在空天领域中得到了广泛的应用[9−12].图1 JP-10的分子结构Fig.1 Molecular structure of JP-10确定碳氢燃料裂解初产物对其裂解机理以及后续燃烧过程机理的构建都起着关键作用.目前由于研究手段、研究条件的不同，有关JP-10裂解初产物的认识也有所分歧.研究裂解的常用设备主要有搅拌反应器、流动反应管、间歇式反应器以及激波管等.利用流动反应管或间歇式反应器来研究燃料的裂解与工程实际比较接近，目前有关JP-10的裂解研究更多的是集中在流动反应管或间歇式反应器上.Herbinet 等[13]利用射流搅拌反应器研究了在1个大气压下、温度在848～933 K之间JP-10的裂解特性，实验表明JP-10裂解主要产物包括氢气、乙烯、丙烯和环戊二烯.通过敏感性分析发现环戊二烯、苯和甲苯为JP-10裂解初产物.Nakra等[14]在微流动反应管(micro-flwtube reactor)中研究JP-10裂解，发现JP-10从900 K开始裂解到1300 K裂解完成，初始裂解产物主要是环戊二烯、苯、丙烯和CH4x.Rao和Kunzru[15]采用环状反应管(annular tubular reactor)研究了JP-10在常压下、温度在903～968 K条件下的裂解，得到的主要裂解产物有甲烷、乙烯、丙烯、环戊烯、环戊二烯、苯和甲苯.苏小辉等[16]利用石英流动反应管研究了常压下、温度为723～923 K条件下的JP-10热裂解产物分布.结果表明：在相对较长的停留时间下，JP-10热裂解转化率对温度十分敏感，热裂解的初始产物为甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、环戊二烯、苯、甲苯、乙烯基取代环戊烯.Chenoweth等[17]利用ReaxFF反应力场对JP-10裂解和燃烧的初步反应机制进行了分子动力学模拟，在2000～2200 K之间计算出JP-10裂解活化能为244.5 kJ/mol.邢燕等[18]利用石英流动反应管结合装有Si/Al的HZSM-5分子筛研究了温度为773～873 K条件下的JP-10的热裂解及催化裂解，结果表明催化裂解的裂解率相较于热裂解有显著的提高.Huang等[19]利用固定床反应器和微流动反应管研究了JP-10在相同条件下热裂解和催化裂解的特性，研究发现JP-10热裂解的主要产物是环戊二烯和环戊烯，而催化裂解的主要产物是萘和茚.在流动反应管等设备进行裂解研究的温度范围大都在1000 K以下.在发动机燃烧室温度条件下，JP-10裂解的实验研究还开展不多.Davidson等[20]利用激波管结合高速紫外吸收光谱研究温度在1360～1460 K和压力在(1.2～1.5)×105Pa条件下JP-10裂解初产物的形成，结果检测出裂解产物包括苯、环戊烯、丙烯、乙烯、乙炔、1,3-丁二烯、环戊二烯，并推论出JP-10裂解通道是首先形成环戊烯再快速反应成裂解产物.由于JP-10独特的三环结构，裂解初期开环碳碳键位置的不同，有多种可能的裂解通道，导致最后形成不同的裂解产物，目前关于JP-10裂解的初产物有多种看法.激波管用于研究裂解的优势在于研究对象能被激波在10µs量级时间内快速加热到预期的高温，使裂解反应过程完全发生在所要求的温度.同时激波管中产生的稀疏波能将高温反应产物迅速冻结，避免冷却过程中产物的次级反应[21−22].本文利用激波管实验装置研究JP-10在1150～1300 K温度范围内的裂解过程，采用对比速率法[23]确定裂解反应温度，通过气相色谱分析获得JP-10裂解产物分布.在实验研究的基础上，采用动力学软件CHEMKIN PRO结合现有的JP-10裂解反应机理在对应的激波管条件下对JP-10的裂解特性进行动力学模拟.1 激波管实验1.1 激波管实验方法实验在中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室的单脉冲激波管上进行.该激波管高压段长1.20 m，低压段长1.97 m，内径44 mm，低压室膜片附近连接有20 L的容纳室，用以消除反射激波，保证单脉冲运行，以避免反射激波对研究对象的多次加热，单脉冲激波管实验设备示意图如图2 所示[24−25].图2 单脉冲激波管实验设备示意图Fig.2 Sketch of single-pulse shock tube研究燃料JP-10来自天津大学化工学院张香文课题组.JP-10作为高碳数碳氢燃料，容易在激波管管壁产生吸附.为了减少其在管壁的吸附，激波管低压段外壁用加热带和保温材料缠绕，并配有温控设备以维持温度恒定在70°C.3个压力传感器分别安装在低压室侧壁和端盖处以测量激波速度，并通过一维激波关系式获得反射激波后5区裂解反应温度和压力.安装在激波管低压段端盖处的压电传感器用来记录反射激波后5区压力时间历史，以此记录裂解反应的实验时间.激波管低压室连接有涡轮分子泵，实验前需将低压室抽至极限真空0.01 Pa，低压室漏率小于0.2Pa/min.实验时，将事先定量的液态JP-10注入极限真空状态下的低压室，液态JP-10迅速气化，再充入稀释气体氩气，混合10 min.根据在本实验条件下的吸附实验，JP-10在10 min内基本达到吸附平衡[26].本文实验中低压室中JP-10摩尔分数为0.1%.采用大量稀释气体氩气，以保证JP-10裂解发生在恒定的温度和压力条件下.高压室采用氦气作为驱动气体，推动推杆破膜后形成激波运行，然后打开低压室末端与采样系统之间的阀门，由采样系统收集裂解产物.实验结束后，采用两台气相色谱仪分别分析含碳数小于5的低碳产物和含碳数大于5的高碳产物.根据色谱图中不同的保留时间对产物进行定性分析，低碳产物采用有效碳数法进行定量分析，高碳色谱采用外标法做定量分析.1.2 对比速率法激波管实验中，通常采用测量激波速度，再根据激波关系式获得反射激波后5区温度作为反应温度.由于激波运行的非理想性和边界层等因素的影响，导致由理想激波关系式计算的温度与实际温度存在一定的偏差.本实验采用对比速率法来确定激波管实验中的裂解反应温度.对比速率法是选取一种已准确获得裂解速率与温度关系的内标物，与被研究的反应物混合，在相同条件下发生裂解反应，检测内标物的裂解量由其裂解速率与温度的关系反推反应温度[23,27].内标物与被研究的反应物在相同条件下发生裂解，根据内标物裂解量确定反应温度能够消除激波运行非理想性带来的误差，使实验反应温度的确定更准确.反应速率随温度变化的阿伦尼乌斯关系为其中，k为反应速率常数，A为指前因子，Ea为活化能，R为气体常数.对于单分子裂解反应，如A→B+C，裂解量与其反应速率常数的关系为其中，t为反应时间，c0为反应物初始摩尔分数，ci为生成物在t时刻的摩尔分数. 则反应温度可表示为内标物的选取需要两个条件：首先是内标物不能影响研究对象的反应，并且内标物与研究对象的裂解产物能明显区别；其次是内标物的裂解速率表达式是准确已知的.本文选择三氟乙烷做内标物，其裂解反应为其裂解速率由美国国家标准局(NIST)的Tsang[28]测得JP-10的裂解产物为碳氢化合物，内标物三氟乙烷的裂解产物二氟乙烯是可以与其明显区分的.根据检测到的内标物裂解产物二氟乙烯的量即可确定反应温度其中 [CH3CH3]0和 [CH2CH2]t分别表示反应前CH3CF3的摩尔分数和反应完成时CH2CF2的摩尔分数.激波管实验中反射激波后5区压力平台持续的时间即为反应时间.由于激波运行的非理想性，实验测量的5区压力并不是严格的平台，本实验将从压力突跃开始到压力降为最高点的80%所经历的时间记为反应时间[29].本文激波管实验条件下，反应时间在1.0～1.3 ms范围.根据文献[28]给出的三氟乙烷裂解速率的统计误差，在本实验条件下采用对比速率法获得的温度误差为±25 K.2 动力学模拟在激波管实验基础上，本文运用动力学软件CHEMKIN PRO中的闭式反应器模块对JP-10的裂解进行动力学模拟研究.模拟过程中初始条件的设定与激波管实验一致，温度范围在1150～1300 K.选用的JP-10反应机理为加州大学圣地亚哥分校 Li,Varatharajan和 Williams提出并发展的 San Diego Mechanism[30].他们在已有的一个包含147步基元反应和33种C1～C3组分的详细反应机理基础上，添加了JP-10裂解成3个碳数以下的小分子产物的27步新的基元反应，得到了一个包含174步基元反应和36种组分的新机理，并对其进行了适当的简化.机理中关于JP-10裂解初始通道包括非氧化和氧化裂解两部分，JP-10非氧化裂解初始通道中主要是JP-10完全开环得到直链烃产物(JP-10=C2H2+2C2H4+C4H6)和部分开环形成环戊烯(JP-10=C5H8+other products).模拟过程中选择的裂解条件是非氧化裂解，其中裂解温度、裂解压力和实验时间，由激波管实验条件确定.3 结果3.1 裂解反应温度本文采用根据内标物裂解量计算反应温度的对比速率法来确定激波管实验中裂解反应温度，与传统的测量激波速度由激波关系计算的反射激波后5区温度的对比显示在图3中.由测量激波速度依据激波关系式计算的温度记为T5，由对比速率法确定的温度称为内标温度记为Ts.如图3所示，由于激波运行非理想性和边界层等因素的影响，通常Ts都小于T5；在1200～1300 K之间两种方法得到的温度吻合得较好，差异在20 K以内，随着温度升高，两者差异增大.图3 两种测温方法确定的反应温度对比Fig.3 Comparison of temperatures determined by two different ways3.2 JP-10裂解产物分布图4为内标温度1233K，压力为0.1MPa时JP-10裂解的产物色谱图.图4(a)为低碳(碳数小于等于5)产物色谱图，主要产物有：甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、正丁烯、乙炔、丁二烯、环戊二烯、环戊烯和1,3-戊二烯.图4(b)为高碳(碳数大于5)产物色谱图，其中色谱图中保留时间在6.1 min和8.3 min左右的两个色谱峰为低碳化合物堆积形成的峰.高碳产物主要有：苯、甲苯以及少量的二甲苯、乙苯.从产物种类可以看出，饱和烷烃在产物中所占的比例非常小，只有甲烷和乙烷，其余产物均为不饱和烃.本文通过色谱定量分析获得的组分含量误差约为15%.图4 JP-10裂解实验产物色谱图Fig.4 Gas chromatograms of pyrolysis products of JP-10在与激波管反射激波后5区状态对应的条件下，利用CHEMKIN PRO得到的模拟结果中，主要产物有：乙烯、乙炔、丙烯和丁二烯，还有少量的甲烷、乙烷、丙烷、C3H4(丙炔、丙二烯)和C5H8(环戊烯、戊二烯)，产物分布结果如图5所示.图5 JP-10裂解模拟结果产物分布(T=1233 K,P=0.1 MPa)Fig.5 Product yield of JP-10 pyrolysis(T=1233 K,P=0.1 MPa)从实验结果与模拟结果的产物分布图中可以看出，两者所得到的产物在种类上还是存在一定差异.差异产生的原因可能是现有的模拟过程中选用的JP-10机理是建立在JP-10点火研究的基础上，其简化工作可能剔除了部分对点火影响较小的中间产物及基元反应，因此导致了模拟结果与实验结果在产物种类上存在的差异.模拟结果中JP-10完全开环的裂解通道形成的直链产物乙烯、乙炔和1,3-丁二烯产量最多，实验结果中三者的产量也相对较高.图6～图8分别为乙烯、乙炔和1,3-丁二烯产量随温度变化的实验和模拟结果，随着反应温度的升高，三种产物产量都在逐渐增加，模拟与实验结果在低温情况符合较好，当温度升高后出现不同程度的差异.由于模拟中反应时间采用激波管实验测量值，实验状态的波动，导致模拟结果也存在相应的起伏.在所研究条件内，乙炔和丁二烯产量随温度变化情况模拟和实验在很大程度上吻合较好，乙烯产量随温度变化情况模拟结果略低于实验. 图9是JP-10部分开环形成环戊烯裂解初始通道中产物环戊烯的激波管实验与模拟结果.图中显示实验值远大于模拟值，说明San Diego Mechanism中给予JP-10部分开环形成环戊烯裂解通道的权重太小.本文的这一实验结果支持了Davidson等[20]在激波管中观察到大量环戊烯生成.在搅拌反应器或者流动反应管研究JP-10裂解中[13−16]，环戊二烯是主要裂解产物.本文激波管实验的结果也是环戊烯的产量大大超过环戊二烯，且其碳数在总产物中占的比例也比较高.在激波管实验中环戊烯是JP-10的重要的裂解初产物，而在流动反应管实验中JP-10初步裂解产物是环戊二烯.这可能是由于两种不同实验设备对反应物不同的加热过程导致的，在激波管中是瞬时加热(升温时间10µs量级，反应时间1 ms量级)，而在流动反应管或搅拌反应器中加热速度相对较慢，环戊烯将变成更稳定的环戊二烯.图6 乙烯产量随裂解温度变化Fig.6 Ethylene yield of JP-10 pyrolysis with temperatures图7 乙炔产量随裂解温度变化Fig.7 Acetylene yield of JP-10 pyrolysis with temperatures图8 1,3-丁二烯产量随裂解温度变化Fig.8 1,3-butadiene yield of JP-10 pyrolysis with temperatures图9 环戊烯产量随裂解温度变化Fig.9 Cyclopentene yield of JP-10 pyrolysis with temperatures3.3 JP-10裂解反应速率系数激波管实验中为了避免裂解产物的二次反应，通常采用低反应转化率条件，所以选择检测反应产物量来确定反应速率.将实验后得到的所有产物浓度全部折算为裂解反应消耗的JP-10浓度.根据计算出裂解速率系数k.其中[C10H16]0为JP-10的初始浓度，ci为反应后收集到的产物i的浓度，j为产物i所含碳数.根据式(5)确定反应温度Ts.图10显示了实验获得的JP-10裂解速率系数与温度的关系.图10 JP-10裂解速率系数与温度的关系Fig.10 Arrhenius plot of pyrolysis rate coefficient of JP-10拟合得到其中JP-10裂解反应的指前因子A=4.8×1011，JP-10裂解反应的活化能Ea=207.2 kJ/mol.Chenoweth[17]计算得到在温度2000～2600 K之间 JP-10裂解反应活化能为244.5 kJ/mol.Rao和Kunzru[15]采用环式管状反应器研究JP-10的裂解，实验温度为903～968 K，得到其裂解总反应的活化能为256.2 kJ/mol.Davidson等[20]在激波管中研究了JP-10的裂解，在温度范围1358～1462 K内获得裂解反应的活化能为303.1 kJ/mol.将本文通过实验得到的JP-10裂解速率系数与Davidson，Rao以及Chenoweth所获得结果进行比较，如图11所示.在图中整个温度范围900～2600 K，不同来源的裂解速率系数与温度的关系显示了基本一致性.图11 不同温度下JP-10裂解速率系数的对比Fig.11 Comparison of JP-10pyrolysis rate coefficients at different temperatures3.4 裂解通道敏感性分析San Diego反应机理中，JP-10非氧化裂解初始通道中主要是JP-10完全开环得到直链烃产物(JP-10＝C2H2+2C2H4+C4H6)和部分开环形成环戊烯(JP-10＝C5H8+other products).为了分析每个通道对总裂解的贡献，对其裂解通道基元反应进行敏感性分析.不同的温度条件下，基元反应的敏感性可能会有所变化.本文选择了4个温度1275 K，1350 K，1375 K和1425 K，考察了这四步基元反应在不同温度下对JP-10裂解转化率的敏感性程度.本文中对敏感度系数定义为其中，ki是基元反应i的反应速率常数，a(ki)是反应速率常数为ki时的JP-10的裂解转化率，a(2ki)是基元反应i速率常数加倍后JP-10的裂解转化率.JP-10裂解转化率的定义为JP-10在裂解过程中所消耗的量与JP-10初始浓度的比值，用a表示其中，[C10H16]0表示JP-10的初始摩尔分数，[C10H16]t表示反应在时刻t时JP-10的摩尔分数.在图12中，横坐标表示敏感性系数，其大小代表了对应基元反应对JP-10裂解转化率的敏感程度.这4步重要的基元反应中，在相同条件下，完全开环通道R1(JP-10=C2H2+2C2H4+C4H6)敏感性系数要明显地高于部分开环的其他三个裂解通道，在1275 K时其敏感性系数达到了236%.反应R1中对应的三种JP-10裂解产物(乙炔、乙烯和1,3-丁二烯)也是激波管实验中裂解产量较多的三种产物.激波管实验中这三种产物产量在随温度变化趋势和数值上与模拟结果符合得较好，本文激波管实验结果支持San Diego机理中完全开环裂解通道R1的合理性.但是机理中部分开环形成环戊烯的裂解通道R2，R3，R5其产物环戊烯产量实验比模拟值高很多，敏感性分析也显示这三个反应其敏感度系数太小，表明San Diego Mechanism中给予R2，R3，R5通道的权重太低.图12 4步裂解基元反应对JP-10裂解转化率的敏感性分析Fig.12 Sensitivity of4 decomposition elementary reactions for JP-10 decomposition conversion rate4 结论(1)在单脉冲激波管实验中，采用对比速率法研究了JP-10高温裂解特性，温度范围为1150～1300 K.本实验在反应物中加入少量内标物，根据内标物在相同的条件下的裂解程度确定反应温度，消除了由激波运行非理想性和边界层效应导致反应温度确定的误差.(2)激波管实验获得了JP-10高温裂解产物分布随温度的变化情况以及裂解速率系数.JP-10裂解主要的产物为不饱和烃类：乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、环戊二烯、环戊烯、苯、甲苯，以及少量的甲烷、乙烷、二甲苯和甲基环戊烯.JP-10裂解速率系数实验测定为k=4.8×1011exp(−24 926.3/T)s−1.(3)基于圣迭哥反应机理，动力学模拟获得的JP-10裂解主要产物有乙烯、乙炔和1,3-丁二烯，还有少量的甲烷、乙烷、丙烷、C3H4(丙炔、丙二烯)和C5H8(环戊烯、戊二烯).San Diego Mechanism中JP-10完全开环裂解通道的三种产物乙烯、乙炔和1,3-丁二烯产量模拟与实验结果呈现了较好的一致性，但JP-10部分开环形成环戊烯裂解通道产物环戊烯的产量实验比模拟值高很多，预示JP-10裂解中完全开环和部分开环反应都是重要的裂解通道.参考文献【相关文献】1 Edwards T.Liquid fuels and propellants for aerospace propulsion:1903-2003.Journal of Propulsion and Power,2003,19(6):1089-11072 Wickham DT,Engel JR,Rooney S,et al.Additives to improve fuel heat sink capacity inair/fuel heat exchangers.Journal of Propulsion and Power,2008,24(1):55-633 Gascoin N,Gillard P,Bernard S,et al.Numerical and experimental validation of transient modelling for Scramjet active cooling with supercritical endothermic fuel//4th International Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit(IECEC),2006:40284 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Pyrolysis,2006,76(1):154-16016苏小辉,侯红梅,厉刚等.挂式–四氢双环戊二烯热裂解产物分布研究.化学学报,2009,67(7):587-592(Su Xiaohui,Hou Hongmei,Li Gang,et al.Product distribution of thermal cracking of exo-tetrahydrodicyclopentadiene.Acta Chimica Sinca,2009,67(7):587-592(in Chinese))17 Chenoweth K,van Duin ACT,Dasgupta S,et al.Initiation mechanisms and kinetics of pyrolysis and combustion of JP-10 hydrocarbon jet fuel.The Journal of Physical Chemistry A,2009,113(9):1740-174618谢文杰,方文军,邢燕等.ZSM-5分子筛催化JP-10裂解的研究.化学学报,2009,67(1):6-12(Xie Wenjie,Fang Wenjun,Xing Yan,et al.Catalytic cracking of JP-10 on Zeolite ZSM-5.Acta Chimica Sinica,2009,67(1):6-12(in Chinese))19 Hudzik JM,Asatryan R,Bozzelli JW.Thermochemical properties of exo-tricyclo[5.2.1.02,6]decane(JP-10 jet fuel)and derived tricyclodecyl radicals.The Journal of Physical Chemistry A,2010,114(35):9545-955320 Davidson DF,Horning DC,Oehlschlaeger MA,et al.The decomposition products of JP-10.AIAA Paper,2001-3707,200121 Gaydon AG,Hurle IR.The shock tube in 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微型激波管内部激波特性的数值模拟
微型激波管内部激波特性的数值模拟张光;崔宝玲;金英子;金羲東【摘要】为了研究微型激波管内部的不稳定流动和激波运动特性,采用数值模拟的方法对微型激波管内部流动进行分析.对比分析不同隔膜压力比(高压腔与低压腔的初始压力之比)和激波管直径对微型激波管内激波、交接面以及流体运动特性的影响,并与实验数据进行比较.结果表明:随着隔膜压力比的增大,激波和交接面的运动速度逐渐增大;激波在微型激波管内运动时,其强度逐渐减弱;在低压被驱动腔内压强较低时,观察到厚度较大的边界层,这说明低压影响对微型激波管内的激波和流体运动会产生一定的能量损失;激波前后的压力梯度随着激波运动逐渐减小;交接面在微型激波管内运动时,运动速度逐渐增大;参数S值可以反映微型激波管内的低压和小尺寸影响.【期刊名称】《浙江理工大学学报》【年(卷),期】2015(033)006【总页数】7页(P805-811)【关键词】微型激波管;激波;交接面;非定常流动;数值模拟【作者】张光;崔宝玲;金英子;金羲東【作者单位】浙江理工大学浙江省流体传输技术研究重点实验室,杭州310018;浙江理工大学浙江省流体传输技术研究重点实验室,杭州310018;浙江理工大学浙江省流体传输技术研究重点实验室,杭州310018;安东国立大学机械工程学院,韩国安东760749【正文语种】中文【中图分类】TH47近年来，微型激波管已广泛用于机械和生物工程设备中，如微型发动机、微型燃烧机、无针注射等。
与传统的激波管类似，微型激波管由隔膜隔开的高压腔和低压腔组成，高压腔也称为驱动腔，低压腔称为被驱动腔。
由于高压腔与低压腔之间的压力差，隔膜的瞬间破裂会使激波管内产生不稳定的激波流动。
如果压力足够大，隔膜将会自行破裂，否则需要用手动的方式使隔膜破裂。
隔膜破裂产生的激波和交接面会向低压腔运动，而产生的膨胀波向高压腔运动。
在微型激波管内，含有运动激波的可压缩流动需要更多地考虑耗散带来的影响，而在大型激波管内可以忽略这种影响。
超声速喷流激波噪声基础问题数值模拟研究进展
超声速喷流激波噪声基础问题数值模拟研究进展
张树海;武从海;罗勇;韩帅斌;张俊龙
【期刊名称】《实验流体力学》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】超声速喷流问题是一个包含激波、旋涡、湍流和声波的多尺度复杂流动问题,其数值模拟方法及激波噪声产生机制是相关研究的长期热点和难点。
本文简要回顾了超声速喷流激波噪声研究进展,重点介绍了针对激波噪声计算方法的非物理噪声消除技术和光滑因子设计准则,针对超声速喷流激波噪声研究设计的模型问题(包括旋涡–旋涡相互作用、激波–旋涡相互作用和激波–剪切层相互作用等),以及轴对称和三维超声速喷流的研究进展。
本文还介绍了作者最近针对超声速喷流开展的三维直接数值模拟、实验验证工作和初步分析结果(包括轴对称模态定位、束缚波演化和摆动模态发展等)。
【总页数】27页(P1-27)
【作者】张树海;武从海;罗勇;韩帅斌;张俊龙
【作者单位】中国空气动力研究与发展中心空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O354.5;V211.3
【相关文献】
1.六类高超声速激波-激波干扰的数值模拟研究
2.超声速主流中横向喷流场的激波—旋涡结构的数值模拟
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4.超声速欠膨胀喷流噪声数值模拟研究
5.超声速理想膨胀喷流噪声的大涡模拟
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激波和爆震波在U形管中传播过程模拟
激波和爆震波在U形管中传播过程模拟
秦亚欣;高歌
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2014(014)003
【摘要】为缩短爆震室轴向尺寸,并满足爆燃波向爆震波转变(DDT)或激波向爆震波转变(SDT)距离的需求,采用曲管爆震室代替直管爆震室来研究曲管中的爆震特性.应用数值方法对激波在U形管中传播、加速过程,SDT过程以及爆震波在U形管中的传播过程进行了模拟.U形管的曲率直径和入射激波强度对SDT有很大影响,较小的曲率直径对SDT有较大的促进作用;在入射激波速度大于960 m/s,曲率直径小于78 mm时,激波可以成功向爆震波转变;爆震波在弯管段形成后,向上游和下游两个方向传播,传播的速度和压力均不同;向上游传播的爆震波可以显示出“三波点”的运动轨迹;弯曲光管对爆震波在短距离内形成是有利的,可以用来作为预爆管.【总页数】6页(P121-126)
【作者】秦亚欣;高歌
【作者单位】中国航空研究院新技术研究所,北京100012;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】V235.22
【相关文献】
1.矩形凹槽管道中激波传播的数值研究 [J], 沙莎;陈志华;韩珺礼
2.基于主-次激波在变截面管中传播的数值模拟 [J], 翟金明;王世合;李永池;杨基明
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汽油着火初期光谱特征及燃烧动力学分析
汽油着火初期光谱特征及燃烧动力学分析蒋新生;徐建楠;冯军;何标;李孝斌【摘要】为实现油料火灾的及时预警,对92#汽油燃烧初期火焰光谱特征进行了实验研究,以探索基于光谱技术的火灾识别和防控.分析了火焰中具有特征谱峰的分子、自由基,说明了其生成机理,发现了火焰特征光谱的分布范围,阐述了不同波段基团光谱强弱的原因,基于基团光谱强度的变化分析了燃烧过程.结果表明,可用于燃烧初期识别的分子、自由基及其特征光谱为C2基512.9,516.5,547.0 nm谱带,CH基431.4 nm谱带,H2 O分子927.7,933.3 nm谱带;特征光谱主要位于可见光区和近红外光区,紫外光区较少;处于链引发和传递阶段的基团不易产生积累,光谱强度相对小,处于链反应分支和中断阶段的基团能够积累,光谱强度相对大;分子、自由基的特征光谱强度会随着燃烧的进行而变化,在燃烧达到稳定期后,其独特性消失.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2018(039)011【总页数】7页(P1639-1645)【关键词】汽油;燃烧初期;火焰光谱;特征谱带;燃烧动力学【作者】蒋新生;徐建楠;冯军;何标;李孝斌【作者单位】陆军勤务学院油料系, 重庆 401331;陆军勤务学院油料系, 重庆401331;73849部队, 安徽铜陵 244011;陆军勤务学院油料系, 重庆 401331;中国人民武装警察部队学院消防工程系, 河北廊坊 065000【正文语种】中文【中图分类】O657.31 引言汽油是组成成分相当复杂的混合物，包含链烷烃、环烷烃、芳香烃、烯烃等近200种碳氢化合物[1]，且按照不同地域、品种牌号、不同时间生产的汽油成分都不尽相同，这导致针对汽油燃烧与爆炸的实验和数值模拟研究变得困难。
在模拟汽油在发动机、激波管等场所的燃烧时，研究者们往往较为关注燃烧反应与中间反应基团，从而细致地了解汽油燃烧过程，为提高燃料燃烧效率提供理论基础。
在油气安全领域，研究燃烧反应与中间基团特征有助于探索防火抑爆新方法。
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第29卷第3期2005年6月南京理工大学学报Journal of N anji n g Universit y of Science and Tec hnology Vo.l 29No .3June 2005收稿日期:2003-10-18*基金项目:国家自然科学基金(10172047)**作者简介:强(1978-),男,辽宁人,硕士生,主要研究方向:计算流体力学,安全工程等;通讯联系人:叶经方(1950-),高级工程师,主要研究方向:燃烧、爆轰、工业灾害力学等,E -m a i:l yeji ng @f m ai.l nj ust .edu .cn 。
激波与火焰相互作用过程的实验研究与数值模拟*强**,叶经方,范宝春,董 刚,姜孝海(南京理工大学瞬态物理国家重点实验室,江苏南京210094)摘 要:在长4.8m 、截面为60mm @60mm 的卧式激波管中,进行激波与火焰相互作用过程的实验研究。
利用YA-16高速摄影仪拍摄了该过程的照片,显示了激波作用下火焰的失稳、变形和破碎。
基于带化学反应的Navier -S tokes 方程和有关热力学和反应动力学数据,利用改进的VLS 格式,对该过程进行了数值模拟。
根据实验和数值计算结果,讨论了火焰稳定性和漩涡生成机理,且理论计算与实验结果较为一致。
关键词:激波;火焰;稳定性中图分类号:O 382 文献标识码:A 文章编号:1005-9830(2005)03-0316-04Experi m entalResearc h and Nu m erical Si m ulati on of I nteractionBet ween Shoc k W ave and Fla m eGANG Q i ang ,YE Ji n g -fang ,F AN Bao -chun ,DONG G ang ,JI ANG X iao -hai(N ationalK ey Laboratory o fT ransient Physics ,NUST,Nan ji n g 210094,Ch i n a)Abst ract :U si n g a horizontal shock tube o f 4.8m length and 60mm @60mm section area ,experi m en ts onthe i n teraction of shockw ave and fla m e w ere perfor m ed and so m e shado wg raphsw ere successf u ll y acqu ired by a YA-16high -speed ca m era .The shado wg raphs sho w ed the instab ility ,d istorti o n and breakup of the fla m e .Based on the Navier -S tokes equations coupled w ith the che m ical reaction ter m s ,so m e relevan t ther m odyna m ic and k i n e tic da ta and m odified Van Leer sp litting sche m e ,the i n teraction pr ocess o f the shock w ave and the fla m e w as si m u lated .Fro m the resu lts ,the fla m e stability and the m echanis m o f vor -tex for m ation w ere discussed.The experi m ental results w ere i n good agree m ent w ith the calcu l a ted re -su lts .K ey w ords :shock w ave ;fla m e ;stab ility许多燃烧过程涉及激波与火焰的相互作用,如爆炸波在障碍物上反射后与火焰的碰撞。
当激波穿越火焰时,火焰会失稳而诱发湍流,甚至可能出现燃烧转爆轰现象。
因此,激波与火焰的相互作用引起了人们广泛的关注。
M ar kstei n [1]首次拍摄了激波作用下火焰失稳的照片,形象地显示了在入射激波和反射激波相继作用后火焰的变化过程。
此后,不少学者对该现象进行了理论分析和数值模拟[2,3],但这些研究大都集中在激波作用后的火焰和流场的变总第142期强叶经方范宝春董刚姜孝海激波与火焰相互作用过程的实验研究与数值模拟化,忽略了激波与火焰的作用过程。
本文从实验和数值模拟2方面对激波与火焰作用现象进行了研究。
利用激波管和YA-16多闪光高速摄影仪等设备,在自行设计加工的实验管中进行实验研究,拍摄到了激波与火焰作用下高温火团失稳、变形和破碎的清晰照片。
数值模拟采用VLS[4]格式(V an Leer Sp litting Sche m e),并对其进行改进,使之适用于二维化学反应流动。
根据实验与计算结果,分别讨论了激波与火焰迎风面、背风面的相互作用以及激波波后流场与火焰的相互作用,研究了这3个阶段火焰和流场的变化,讨论了火焰的稳定性和旋涡生成机理。
1实验研究1.1实验装置实验装置如图1所示,主要包括卧式方型激波管、实验管、空气压缩机以及YA-16多闪光高速摄影系统。
卧式方型激波管长4.8m,截面尺寸为60mm@60mm,由长1.3m的驱动段和长3.5m的被驱动段组成,二者连接处用膜片隔开,膜片的材质和厚度将决定激波的强度,驱动段的自由端用固壁封闭。
压力测试系统包括K istler211B型放大器、J V5200瞬态记录仪、传感器等。
1.2实验方法首先将实验管抽真空,从预混气瓶向实验管内输入均匀的可燃气体(预混的甲烷-空气混合气中的甲烷体积分数为10.5%)。
然后由空压机向驱动段内注入高压空气,膜片在最大承受压力时破裂,在被驱动段内产生运动的激波。
由于激波的作用,安置在被驱动段管壁的压力传感器产生的压力信号经信号放大器放大后分成2路:一路经数据采集系统采集存贮,通过计算机对数据进行分析处理;另一路同时触发时序控制器和点火器,时序控制器按照预先设定的延时,驱动触发器和高压发生器使火花光源发光,经凹镜反射后,照相机获取试验段流场的时序阴影照片。
点火器由点火针放电产生火花,点燃实验管内的可燃气体。
经过8~9m s后,管内形成一定大小的球形火焰,此时,激波经由被驱动段传至实验管与火球作用。
激波与火焰的相互作用过程通过观察窗用YA-16多闪光高速摄影仪拍摄下来。
1.3实验结果与分析图2为实验拍摄的火焰与激波相互作用的照片,t为时间。
与激波作用前,火焰大致为2个火球(t=8.60m s)。
初始阶段,火焰在激波作用下向出口方向(左)运动,右侧火焰因与激波作用时间较早,率先失稳,火焰阵面内陷,未燃气体深入火焰内部。
而左侧火焰与激波作用时间较晚,故火焰阵面内陷不明显(t=8.63m s)。
随着不稳定性的继续发展,左侧的火焰也出现阵面内陷(t=8.65m s)。
由于未然气体向火团内部的不断侵入,使燃烧速率和湍流强度皆急速增强,以致右侧火焰完全破碎,燃烧区域迅速扩大。
其后左侧火焰也同样破碎,以湍流燃烧为主的燃烧区域迅速扩大(t=8.80m s),2个破碎火球逐渐融合。
图1实验装置简图图2火焰与激波相互作用过程的实验阴影照片2数值模拟2.1守恒方程考虑输运效应和化学反应的二维可压缩流动Navier-S tokes守恒方程317南 京 理 工 大 学 学 报第29卷第3期5U 5t +5(F +F D )5x +5(G +G D )5y =S(1)其中U =Q Q uQ v E Q wF =Q u Q u 2+p Q uv u (E +p )Q uw G =Q v Q uvQ v2+p v(E +p )Q vwS =0000Q X. G D =0-t yx -t yy-k5T5y -u t x y -vt y y -D Q5w F D =0-t xx -t xy-k5T5x -ut xx -vt xy -D Q5w 5xt xy =L 5u 5y +5v5xt yx =L 435v 5y -235u5x t xx =L 435u 5x -235v 5y式中:Q 为密度,p 为压力,u 和v 分别为x 和y 方向的速度分量,w 为组元质量分数,L 为黏性系数,k 为导热系数,D 为扩散系数。
单位体积的总内能E =[e t +(u 2+v 2)/2]Q ,比总内能e t =C v,max T +2T i h .i ,混合物定容比热C v ,max =2w i C v i ,C v i 为组分i 的定容比热,h .i 为组分i 的生成焓,可以从相关数据表中查得。
X .为质量反应速率。
2.2 数值方法为了避免由不同过程特征时间的差异引起的方程刚性,本文采用分裂格式,将化学反应项与对流项分开处理。
化学反应项可在适合的步长下循环计算,而对流项则采用矢通量分裂格式。
该格式根据特征根的正负号,将矢通量F 和G 分裂成2部分,即F =F ++F -,G =G ++G -,其中F +和G +对应正特征根,F -和G -对应负特征根,然后采用迎风格式U n +1i ,j =U ni ,j -$t $x(F -i+1,j -F -i,j +F +i ,j -F +i-1,j )(2)本文基于VLS ,采用冻结绝热指数和引进生成焓,从而将其推广至化学反应流动,以矢通量F 为例,有F +=FM a x \10M a x [-1f+|M a x |<1 F -=M a x \1F M a x [-1f-|M a x |<1(3)其中M a x =u /a,a 为声速,u 为流体在x 方向的速度分量。
f ?=f ?.f ?.(r -1)u +2arf ?.[(r -1)u +2a]22(r 2-1)+u 22+2w i H .i f ?.=?Q a M a x ?122。
2.3 计算初始条件设无限长管内充满CH 4、O 2和N 2混合物,初始状态为环境状态,初始组分质量分数为w (C H4)=01045,w (O 2)=0118,w (N 2)=01775。
激波坐标中,计算域如图3所示,采用无量纲量,即0<x /L <40,-6<y /L <6,L 为特征常数。
两端为敞开端,y /L =?6处采用固壁边界条件。