扰动作用下爆轰形成机理

为详细研究扰动作用下爆轰触发机理,在内径为90?mm的圆管内用阻塞比为0.923的孔板使稳定爆轰完全失效,然后在孔板下游0.5?m处安装一个由直径为2?mm的圆柱杆构成的小型障碍物,用以研究人为添加的小扰动对不稳定爆轰触发的影响.通过改变小型圆柱杆的数量(1、2、3),得到了3种不同类型的小扰动,其阻塞比分别为0.03、0.04和0.07.采用PCB压力传感器记录爆轰波的到达时间,以获得爆轰平均传播速度,同时采用烟熏板技术记录爆轰胞格结构.实验结果表明:小扰动可显著促进爆轰起爆,爆轰触发临界压力从光滑管道内的37?kPa降低到25?kPa;小扰动还增强了波阵面的不稳定性,诱导形成局部爆炸点,这是导致爆轰触发的重要原因;在极限条件下,爆轰触发条件可近似量化为DH/λ>1(DH为水力直径,λ为爆轰胞格尺寸).采用忽略黏性的二维欧拉方程作为控制方程,两步诱导反应速率模型描述化学反应过程,模拟研究了扰动波长和振幅对爆轰触发的影响.数值模拟结果表明,低振幅、高频率的扰动可诱导产生更多的横波增强波阵面的不稳定性,有助于爆轰触发.