爆轰波中声速面与反应进程研究

摘要

以求解可压缩流的VAS2D程序为基础，内嵌Chemkin II软件包，结合详细化学反应机理，求解带化学反应的欧拉方程，模拟一维爆轰波的传播过程。研究了爆轰波在两种不同反应介质中传播时相应的冻结声速面和平衡C-J声速面的传播特性，对C-J模型和ZND模型的合理性进行探讨。由数值模拟拟合的爆轰波速和根据平衡C-J模型计算的C-J爆速非常接近。通过比较不同时刻的压力、温度和化学组分分布曲线后发现：在前沿冲击波后的确存在一定常区，该定常区的末端面既不是冻结声速面，也不是平衡C-J声速面。不同时刻冻结声速面上各物理量明显不同，冻结声速面距前沿冲击波的距离比定常区的宽度大得多。并且，随着爆轰波的传播，冻结声速面距前沿冲击波的距离越来越远。平衡C-J声速面与冻结声速面性质相似，但距前沿冲击波的距离比冻结声速面近。因此，爆轰波定常区的分隔面应该用化学非平衡流中的实际声速来确定。