直管内胞格爆轰的基元反应数值研究

摘要

基于基元反应和二维欧拉方程,对直管内胞格爆轰进行了数值模拟.采用5阶WENO(weighted essentially nonoscillatory scheme)求解对流项,采用2阶附加半隐的龙格-库塔法处理化学反应源相引起的刚性.获得了密度、压力、温度和典型组元质量分数流场及数值胞格结构等.结果表明:网格精度的差异明显影响胞格的规则性和爆轰的平衡模数,随着网格尺度的减小,胞格由不规则变为规则.预混气组成、初压、初温及管道宽度给定,三波点数收敛为确定值.足够强度的初始扰动可再现胞格爆轰,最终形成的自持胞格爆轰模数与初始扰动的形状、大小、位置均无关.沿胞格中心线,爆轰波速度变化范围为0.88DCJ ～1.5DCJ ,爆轰波平均速度与CJ爆轰速度仅偏差0.88%.峰值压力与初压之比为14～50.计算爆轰波平均速度、胞格宽长比与实验值基本一致,但计算胞格宽度比实验值略小.数值模拟加深了对横波的产生和发展、未反应气囊、爆轰胞格的二次起爆等胞格爆轰特性的认识.