一维爆轰波DSMC数值模拟研究

摘要

本文采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法对一维爆轰波进行了数值模拟研究,在不同化学反应释热量、不同起爆方式下均实现了C-J爆轰波形态,波面峰值和爆轰波传播速度与C-J理论值吻合度较好.本文还通过大幅度减小化学反应激活能得到快速化学反应驱动下的超快爆轰形态,爆轰波面峰值温度比C-J理论值低15.1％,而其传播速度比C-J爆轰速度大13.8％.该爆轰结构与经典ZND模型不同,其原因在于该爆轰前导冲击波与化学反应区完全重叠,而在该重叠区域内C-J理论和ZND理论不再适用.此外,本文采用量子-动力学(Q-K)化学反应模型对H2/O2零维点火进行了DSMC数值模拟,从点火延迟时间和平衡态终态上与ONERA燃烧机理结果吻合较好,这为今后氢氧爆轰问题DSMC数值研究提供了坚实的数值基础.