氣相和氣粒兩相爆轟波的燃燒模型研究

《氣相和氣粒兩相爆轟波的燃燒模型研究》是依託中國科學院力學研究所，由滕宏輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：氣相和氣粒兩相爆轟波的燃燒模型研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：滕宏輝
• 依託單位：中國科學院力學研究所

項目摘要

爆轟波是超聲速傳播的燃燒波，氣相和氣粒兩相爆轟波的基礎研究在高超聲速推進、爆炸災害預防等方面具有重要的套用價值。由於爆轟波中激波和燃燒的耦合作用，其波面結構及起爆、傳播機理非常複雜，給研究帶來了較大的困難。過去幾十年激波物理的研究取得了很大的進展，但是對於激波誘導的波後燃燒過程的研究還不成熟，成為制約爆轟波研究的瓶頸。為了能夠對氣相和氣粒兩相爆轟波進行精確的模擬和深入的研究，需要發展高精度的燃燒模型。對氣相爆轟模型的研究，目的是建立量化的三步鏈鎖反應模型。這種模型將建立在基元反應模擬結果和多維爆轟實驗結果的基礎上，是一種結合了基元反應模型和分步反應模型優點的高精度模型。對氣粒兩相爆轟模型的研究，目的是建立納米到微米量級鋁粉塵爆轟的燃燒模型。項目擬利用化學激波管開展直徑50納米到2微米的鋁粉塵燃燒時間測量，並通過數值模擬研究氣、固兩相產物的影響，從而建立更完善的鋁粉塵燃燒模型。

結題摘要

利用單步反應模型研究了碳氫燃料的爆轟特性，對波面不穩定性等物理問題開展了探索，為進一步建模奠定了基礎，相關結果發表在J. Fluid Mech.和Combust. Flame上。進一步採用基元反應模型對相關問題進行了研究和對比，在原有物理問題的基礎上，進一步分析了高空來流條件的若干影響因素，獲得了真實流動下的爆轟波特性，相關結果發表在Phys. Fluids和Proc. Combust. Inst.上；開展了來流混合不均勻以及錐激波後的爆轟波特性，相關結果發表在Phys. Fluids和Aerospace Science and Technology上。在上述對爆轟物理認識的基礎上，建立了鏈鎖反應模型，並以此開展了相關研究，實現了計算資源的高效利用；利用理論分析結合國外實驗結果，建立了氣粒兩相燃燒的化學反應模型，以此為基礎研究了鋁粉爆轟的胞格結構等特性，相關結果已經投稿到國際權威期刊上。