螺旋爆轰内部结构的实验探索

摘要

为了研究真实的爆轰波内部结构,通过设计的爆轰实验管道(内径63.5mm)来记录2H2+O2+3Ar的爆轰径向波和周向波,并分析了内部胞格的结构特点及壁面三波点轨迹向内部延伸的模式.首先,实验给出了随着螺旋头数增加的侧壁烟膜记录及对应的端面烟熏玻璃记录.观察单头螺旋,发现远离壁面处的三维结构发生改变,螺旋结构一般不是固定的,径向波和周向波之间的相互作用可能导致不同的内部结构.然后,测量了横波与实验管道轴线的夹角,与声学模式计算的夹角一致,以明确爆轰波也符合物理波的传播特性,并且说明了2H2+O2+3Ar爆轰产物气体内的扰动与爆轰面是耦合的.螺旋头数越多,横波与爆轰传播方向的夹角越小,最终趋向于一个比较小的值(31°).并给出了壁面轨迹向内部弯曲延伸的方向描绘.初始压力足够大时(13.82kPa),2H2+O2+3Ar这种稳定预混气的爆轰内部结构也趋于规律,在端面形成了规则的近圆形胞格结构.最后计算了端面胞格尺寸,其发展规律与壁面横波间距尺寸一致.