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直管内胞格爆轰的基元反应数值研究 被引量：14
1
作者 王昌建 徐胜利 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期405-416,共12页
基于基元反应和二维欧拉方程,对直管内胞格爆轰进行了数值模拟。采用5阶WENO(we ightedessentially nonosc illatory schem e)求解对流项,采用2阶附加半隐的龙格-库塔法处理化学反应源相引起的刚性。获得了密度、压力、温度和典型组元... 基于基元反应和二维欧拉方程,对直管内胞格爆轰进行了数值模拟。采用5阶WENO(we ightedessentially nonosc illatory schem e)求解对流项,采用2阶附加半隐的龙格-库塔法处理化学反应源相引起的刚性。获得了密度、压力、温度和典型组元质量分数流场及数值胞格结构等。结果表明:网格精度的差异明显影响胞格的规则性和爆轰的平衡模数,随着网格尺度的减小,胞格由不规则变为规则。预混气组成、初压、初温及管道宽度给定,三波点数收敛为确定值。足够强度的初始扰动可再现胞格爆轰,最终形成的自持胞格爆轰模数与初始扰动的形状、大小、位置均无关。沿胞格中心线,爆轰波速度变化范围为0.88DC J^1.5DC J,爆轰波平均速度与CJ爆轰速度仅偏差0.88%。峰值压力与初压之比为14~50。计算爆轰波平均速度、胞格宽长比与实验值基本一致,但计算胞格宽度比实验值略小。数值模拟加深了对横波的产生和发展、未反应气囊、爆轰胞格的二次起爆等胞格爆轰特性的认识。 展开更多
关键词 爆炸力学 基元反应 数值模拟 胞格爆轰 二次起爆 胞格结构
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采用不同化学反应源项处理方法的胞格爆轰数值研究 被引量：2
2
作者 刘世杰 林志勇 +1 位作者 孙明波 刘卫东 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1-6,共6页
采用一种改进的化学非平衡流解耦方法对Euler反应流方程进行解耦处理,对流项采用五阶WENO格式进行离散,化学反应源项分别采用梯形公式和α-QSS拟稳态逼近两种方法处理,时间步进采用二阶精度的Runge-Kutta方法,对H2/O2/Ar预混气的胞格爆... 采用一种改进的化学非平衡流解耦方法对Euler反应流方程进行解耦处理,对流项采用五阶WENO格式进行离散,化学反应源项分别采用梯形公式和α-QSS拟稳态逼近两种方法处理,时间步进采用二阶精度的Runge-Kutta方法,对H2/O2/Ar预混气的胞格爆轰进行了二维数值模拟。两种处理方法都得到了合理的三波点结构,计算结果接近,但α-QSS拟稳态逼近处理方法的化学反应较完全,爆轰波传播速度较高;揭示了爆轰波结构的发展变化过程,横波与横波、横波与壁面碰撞引起的二次起爆对爆轰波的稳定发展至关重要;分析了数值胞格结构,胞格长宽比与参考文献基本一致,验证了本计算方法的有效性。 展开更多
关键词 胞格爆轰 解耦方法 梯形公式 α-QSS拟稳态逼近方法 胞格结构
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气相爆轰波贯穿胞格变化研究 被引量：2
3
作者 胡湘渝 张德良 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期286-291,共6页
根据气相爆轰波胞格结构的规则特性建立一种以子单元分解胞格结构的新方法。根据该子单元的性质和斜冲击波关系 ,求解胞格结构中的三波点对撞问题 ,并推导贯穿胞格时 ,爆轰速度的相对波动幅度仅依赖于胞格几何形状的关系。然后 ,采用爆... 根据气相爆轰波胞格结构的规则特性建立一种以子单元分解胞格结构的新方法。根据该子单元的性质和斜冲击波关系 ,求解胞格结构中的三波点对撞问题 ,并推导贯穿胞格时 ,爆轰速度的相对波动幅度仅依赖于胞格几何形状的关系。然后 ,采用爆炸波衰减模型 ,计算气相爆轰波贯穿胞格时的衰减过程 。 展开更多
关键词 气相爆轰波 爆轰胞格 斜冲击波 贯穿胞格
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环形方管道中爆轰胞格的三维研究 被引量：1
4
作者 归明月 范宝春 张辉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期577-582,共6页
通过实验和三维数值模拟研究了爆轰波在环形管道内的传播。实验采用烟迹板记录了爆轰波的胞格结构。数值模拟基于带化学反应的三维Euler方程,采用五阶精度的WENO格式捕捉激波,采用具有TVD性质的三阶Runge-Kutta法处理时间项,并结合并行... 通过实验和三维数值模拟研究了爆轰波在环形管道内的传播。实验采用烟迹板记录了爆轰波的胞格结构。数值模拟基于带化学反应的三维Euler方程,采用五阶精度的WENO格式捕捉激波,采用具有TVD性质的三阶Runge-Kutta法处理时间项,并结合并行技术,对爆轰波的传播进行了数值研究。结果表明,环形管道外壁为收敛壁面,由于其对流场的压缩效应,外壁面及附近的胞格较小,且较均匀。而内壁为发散壁面,其对流场起稀疏效应,内壁面及附近的胞格较大,且呈周期性变化。同时,不同壁面的胞格结构均出现了拍波(slapping wave),其形状呈弯曲的折线。 展开更多
关键词 爆炸力学 自持传播 三维数值模拟 爆轰胞格 环形管道
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爆轰胞格尺寸的统计分析
5
作者 崔皓 归明月 +1 位作者 张振 张辉 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期110-116,共7页
爆轰胞格尺寸作为可燃系统的本征值,可用来确定爆轰传播时的临界尺寸,比如直管传播时的临界管径、管道突扩时的临界尺寸等。然而,该尺寸的测量具有较强的主观性。为了减少人工测量带来的不确定性,文章采用两种统计方法:概率密度函数法... 爆轰胞格尺寸作为可燃系统的本征值,可用来确定爆轰传播时的临界尺寸,比如直管传播时的临界管径、管道突扩时的临界尺寸等。然而,该尺寸的测量具有较强的主观性。为了减少人工测量带来的不确定性,文章采用两种统计方法:概率密度函数法和自相关函数法,对数值模拟得到的不同规则程度的爆轰胞格进行了统计分析。爆轰胞格的不规则程度采用单步反应的活化能来体现。当活化能较低时(Ea=15),胞格较规则,两种统计方法得到的胞格尺寸较一致。随着活化能的增加(Ea=20),胞格开始不规则,两种统计方法也开始出现偏差。当活化能进一步增加(Ea=25、27),胞格极不规则,开始出现横波的合并,两种统计方法得到的结果出现较大的偏差。这是由于概率密度法处理爆轰波阵面三波点规则时,没有考虑迹线上能量的分布,而自相关函数法根据三波点上的涡量值对胞格尺寸进行统计分析,因此,该方法得到的爆轰胞格尺寸比概率函数法更能真实体现可燃系统的爆轰特性。 展开更多
关键词 爆轰胞格尺寸 概率密度分布 自相关函数法 统计分析
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气相爆轰波传播过程中的自点火效应 被引量：4
6
作者 张薇 刘云峰 +1 位作者 滕宏辉 姜宗林 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期274-282,共9页
基于基元反应模型和单步反应模型,对直管道中H2-air混合气体中爆轰波的传播过程进行了数值模拟,揭示了气相爆轰波传播过程中的自点火效应。利用数值模拟方法计算了不同爆轰模型的点火延迟时间,并得到了爆轰波三波点的传播过程以及所形... 基于基元反应模型和单步反应模型,对直管道中H2-air混合气体中爆轰波的传播过程进行了数值模拟,揭示了气相爆轰波传播过程中的自点火效应。利用数值模拟方法计算了不同爆轰模型的点火延迟时间,并得到了爆轰波三波点的传播过程以及所形成胞格结构的尺寸。结果表明,胞格宽度与点火延迟时间成正比;爆轰波诱导区内气体的点火延迟时间与三波点的运动周期基本一致。进一步对结果分析可知,爆轰波的自维持传播取决于点火延迟时间(表征化学反应的特征时间)和三波点的运动周期(表征流动的特征时间)的匹配;当二者相匹配时,经过前导激波压缩后形成的高温高压爆轰气体,在短时间内实现了自点火,同时释放出大量的能量推动了爆轰波的前进,即爆轰波的稳定自维持传播依靠其自点火机制。 展开更多
关键词 胞格爆轰波 自点火 点火延迟时间 三波点
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氢气/丙烷/空气预混气体爆轰性能的实验研究 被引量：10
7
作者 程关兵 李俊仙 +1 位作者 李书明 瞿红春 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期249-254,共6页
通过采用压力传感器和烟灰板两种测试设备,开展了常温常压下氢气/丙烷和空气混合气体爆轰性能的实验研究。实验过程中观察到自持爆轰波,爆轰速度比值在0.99~1之间,爆轰压力比值在0.8~1.2之间。爆轰胞格尺寸在10~50mm范围内,建立了爆轰... 通过采用压力传感器和烟灰板两种测试设备,开展了常温常压下氢气/丙烷和空气混合气体爆轰性能的实验研究。实验过程中观察到自持爆轰波,爆轰速度比值在0.99~1之间,爆轰压力比值在0.8~1.2之间。爆轰胞格尺寸在10~50mm范围内,建立了爆轰胞格尺寸和化学诱导长度的关系式。随着丙烷不断添加,爆轰速度减小,而爆轰压力和胞格尺寸增加。这种变化趋势起初较快,而后变缓。因为起初氢气摩尔分数较大,混合气体趋向于氢气/空气的爆轰性能;而后因丙烷摩尔质量较大,丙烷逐渐起主要作用,混合气体表现出丙烷/空气的爆轰性能。 展开更多
关键词 爆炸力学 爆轰压力 压力传感器 氢气 丙烷 爆轰速度 爆轰胞格尺寸
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发动机爆震室气相化学反应机理及爆轰波性质的数值研究 被引量：2
8
作者 饶飞雄 丁珏 +1 位作者 翁培奋 李孝伟 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期606-616,共11页
爆轰波结构中存在气体动力学和化学反应的非线性强耦合作用。针对二十步基元反应模型和基于敏感性分析简化的九步反应模型,结合二维欧拉方程,采用Roe格式求解对流项、二阶迎风格式进行插值,对脉冲爆震发动机爆震室内H2/O2爆轰过程进行... 爆轰波结构中存在气体动力学和化学反应的非线性强耦合作用。针对二十步基元反应模型和基于敏感性分析简化的九步反应模型,结合二维欧拉方程,采用Roe格式求解对流项、二阶迎风格式进行插值,对脉冲爆震发动机爆震室内H2/O2爆轰过程进行数值研究,获得了与爆轰经典CJ理论和实验结果较为一致的爆轰参数,表明采用带有化学反应的模型是可行的。通过数值分析爆轰波胞格的精细结构,得出:相比于九步基元反应模型,二十步的基元反应模型能较为准确地描述三波点的碰撞和演化,更好地解释反应区与入射激波的解耦,而与马赫干强耦合现象。基于二十步基元反应模型数值讨论了爆震室中添加惰性气体Ar对反应的稀释作用,以及气相初始压强降低对氢氧混合气体爆轰性质的影响。 展开更多
关键词 基元反应 敏感性分析 爆轰波胞格结构 三波点碰撞
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掺氢比对甲烷-氧气爆轰特性的影响 被引量：12
9
作者 倪靖 潘剑锋 +2 位作者 姜超 陈祥 张顺 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期22-30,共9页
含氢多组分燃料由于其优良的燃烧特性逐渐成为研究关注的重点。为了对掺氢燃料的爆轰特性作进一步的研究,设计了长3 000 mm、管径30 mm的圆柱形半封闭燃烧室,对不同初压下的CH4-2O2、6CH4-H2-12.5O2、3CH4-H2-6.5O2(掺氢比分别为0%、5.1... 含氢多组分燃料由于其优良的燃烧特性逐渐成为研究关注的重点。为了对掺氢燃料的爆轰特性作进一步的研究,设计了长3 000 mm、管径30 mm的圆柱形半封闭燃烧室,对不同初压下的CH4-2O2、6CH4-H2-12.5O2、3CH4-H2-6.5O2(掺氢比分别为0%、5.1%、9.5%)3种预混合气的爆轰特性进行了实验研究,并采用烟熏膜、离子探针和压力传感器分别探测胞格结构、火焰位置和内部压力。结果表明,甲烷/氧气掺氢后可以有效提高爆轰波的传播速度,且掺氢浓度越高,传播速度越快;同时,氢气的掺入可减少管道出口处的速度亏损并在初始压力较低时加速火焰和激波的耦合,降低胞格尺寸,提高爆轰敏感性。 展开更多
关键词 爆轰波 爆轰胞格尺寸 掺氢比 爆轰敏感性
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管道宽度对火焰加速及爆燃转爆轰的影响 被引量：1
10
作者 赵永耀 张艳敏 《矿业安全与环保》 北大核心 2022年第5期119-123,130,共6页
采用数值模拟方法,研究了3种宽度(20、10、5 mm)管道内乙烯/空气预混气体的火焰加速及爆燃转爆轰(DDT)过程。研究发现,管道宽度d越小DDT发生时刻越早,但是DDT发生时的长径比却随d减小而增加。窄管道的边界层内易形成热点而引发DDT,而宽... 采用数值模拟方法,研究了3种宽度(20、10、5 mm)管道内乙烯/空气预混气体的火焰加速及爆燃转爆轰(DDT)过程。研究发现,管道宽度d越小DDT发生时刻越早,但是DDT发生时的长径比却随d减小而增加。窄管道的边界层内易形成热点而引发DDT,而宽管道内更容易在管道内部引发局部爆炸形成DDT。当d=20 mm时,爆轰波以多头爆轰波传播;d=10 mm时,爆轰波呈单头旋转结构;d=5 mm时,没有出现爆轰胞格结构,只观察到较大的压力脉冲类周期出现,爆轰以1166~1822 m/s的速度传播,平均速度为1380 m/s。 展开更多
关键词 火焰速度 爆燃转爆轰 热点 爆轰胞格 数值模拟 大涡模拟
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