爆轰波透射孔栅形成的高速爆燃波的结构和行为.pdf.pdf

,.。2008文章编号:1001-1455(2008)O2—0097—08爆轰波透射孔栅形成的高速爆燃波的结构和行为朱雨建,杨基明,。(,安徽合肥230027;,McGillUniversity,Montreal,Quebec,CA)摘要:以实验为主,研究光滑直管中乙炔氧气爆轰波透射孔栅形成的高速爆燃波结构和行为。实验以基于纹影平台的高速转鼓摄影记录孔栅下游近场内初始爆燃波的结构和发展,并以压力传感器跟踪其后继走向。研究发现,高速爆燃波是前驱激波和火焰的组合结构,随着初始压力的提升,它分别表现为紧随于前驱激波的层流和湍流燃烧火焰。入射爆轰胞格尺度小于或与孔栅扰动尺度相当时,湍流燃烧在下游近场迅速形成;层流结构的爆燃波通常无法抵制背景稀疏波而走向衰弱,而湍流燃烧结构可发生加速和向爆轰的转捩;他们之间存在一个不稳定的临界状态,~,这一状态对应于双间断Rankine-Hugoniot关系的等容燃烧解。关键词:爆炸力学;高速爆燃;纹影迹线;爆轰;爆燃转爆轰中图分类号:0382国标学科代码:130·35文献标志码:A1引言光滑直管内较不稳定的可燃气体(如当量比乙炔氧气),在弱点火条件下,爆轰波的建立通常经历一个具有鲜明尺度特征的爆燃转爆轰(DDT)过程[1]。人们关心在爆轰形成之前的这段尺度范围内,燃烧怎样组织,火焰具有何种特征。,它在某种程度上建立了向爆轰转捩所必需的条件,因此被人们广泛关注和研究。为了改善传统火花点火导致的不确定性,分离掺杂在一起的多种影响因素,一些理想化的点火方式被用来直接生成高速爆燃波。其中典型的是采用一段具有吸波壁面的管道消去入射爆轰波的横波,使高效的燃烧速率无法自持而发生激波与火焰面的分离,文献[3—8]中都发现,(,);但与此同时,上述研究均集中于揭示爆轰波在吸波边界下发生淬熄的过程和机理,并未对所形成的爆燃波继续在光滑固壁管道内传播的状况和特征深入分析。年伟民等L9]对此进行了一定的探讨,他们以烟迹板记录了吸波管下游管道内爆燃波的传播痕迹及再点火过程,发现点火距离随初压的提高而缩短,并认为激波的预处理机制对再点火过程负责。,揭示了横波作用对爆燃转化为爆轰的重要性。另一典型的工作是文献[11—14]对“奇异波”(strangewave)的研究。他们让激波及其反射波来回扫过预混可燃气中的弱电火花,并以频闪火花纹影技术连续记录初始球面层流火焰如何在激波作用下失稳并发展成为“奇异波”,以及它向爆轰的转化。这里“奇异波”实际也就是我们所讲的高速爆燃波,研究发现它是一种激波与非各向同性湍流燃烧的组合结构,其波后压力与等容燃烧压力相当,而传播速度也为相同条件