发散爆轰波衰减过程的数值研究

摘要

发散爆轰波的衰减过程是爆轰波形成过程中的重要阶段，在多维胞格爆轰中也普遍存在，过去几十年人们对这个问题进行了大量研究，然而对衰减过程的最后阶段，即非常接近CJ爆轰波的弱足驱的爆轰波的渐进衰减过程，理论和数值研究都存在着很大的困难。Taylor-zeldovich自相似解给出了不考虑起爆能量的情况卜的CJ爆轰波解，但是对于球面爆轰波由于此解在波面后方存在奇性，导致是否存在以CJ球面爆轰波一直存在争议。渐进分析结果显示在有限传播距离内不存在平面CJ爆轰波而存在球面CJ爆轰波，最新的数值模拟的研究结果显示球面CJ爆轰波只能在无穷远处存在，这和渐进分析的结果是矛盾的。由于过驱动爆轰波在CJ爆轰波附近的长时间、长距离运动，其缓慢的衰减过程中数值误差的累计可能造成很大影响。而理论结果假设波后流场为Taylor-zeldovich自相似解，这个处理的正当性也从未被证明。本文采用激波追踪方法，有效的提高了模拟精度，研究了发散爆轰波的衰减过程。结果发现渐进分析的结果采用Taylor-Zeldovich自相似解是不恰当的，真实的流场和自相似解不吻合;在有限传播距离内爆轰波的衰减受到放热和曲率的影响，不存在球面CJ爆轰波，渐进分析的结果是错误的。