基于基元反应的爆燃转爆轰的高精度数值模拟

摘要

本文基于氢氧6组分5步基元反应模型,建立了描述气相爆轰的考虑粘性扩散和热传导的多组分可压缩反应流体Navier-Stokes方程组,研发出了高精度并行计算程序,对H2/O2的爆燃转爆轰问题进行了数值模拟.通过一维层流火焰理论分析给出了层流火焰速度的解析解,作为火焰加速、爆燃转爆轰数值计算的初始条件.针对火焰加速、爆燃转爆轰阶段,研究了不同膨胀比、不同马赫数下层流火焰的加速机理,得出了层流火焰速度的加速规律.研究了不同网格尺寸对数值模拟研究结果的影响,给出了爆轰流场特性参数及爆轰过程中各组分的变化情况,得到了各组分的变化规律.发现了管道直径对基元反应的诱导时间有部分影响,发现了火焰阵面前压缩波所引起的呈指数增长的压力峰值是导致爆燃到爆轰转变的主要机制.