DDT過(guò)程中波與火焰發(fā)展特性三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、緩燃向爆震的轉(zhuǎn)捩過(guò)程(Deflagration-To-Detonation Transition簡(jiǎn)稱DDT)是爆震燃燒機(jī)理研究中的關(guān)鍵問(wèn)題之一,DDT的實(shí)現(xiàn)涉及到波系與火焰的相互作用以及波與火焰的發(fā)展特性,所以本文從數(shù)值模擬角度,對(duì)波和火焰的相互作用過(guò)程以及各自的發(fā)展特性進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
　　 本文以三維方形管道為物理模型,選用帶化學(xué)反應(yīng)的Euler方程,采用基元反應(yīng)模型,考慮了9種組分、20個(gè)化學(xué)反應(yīng)式,流動(dòng)計(jì)算采用NN

2、D差分格式,應(yīng)用分裂算法處理流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)的耦合問(wèn)題,編譯并調(diào)試出三維數(shù)值計(jì)算程序,模擬了有、無(wú)障礙物的爆震管中火焰在入射激波和燃燒波的作用下由緩燃向爆震的轉(zhuǎn)捩過(guò)程。
　　 光滑管道中的數(shù)值模擬結(jié)果經(jīng)分析得到以下結(jié)論:反應(yīng)開始階段入射激波干擾火焰,促進(jìn)火焰的發(fā)展:火焰充分發(fā)展后,火焰壓縮波成為促進(jìn)火焰發(fā)展的主要因素,三維管道壁面為壓縮波提供了優(yōu)越的反射條件；壓縮波及其反射波與火焰相互促進(jìn),具有正反饋的作用；火焰面與管道壁面形成封

3、閉空間,能量和未燃?xì)怏w積累,為熱點(diǎn)、爆震中心的產(chǎn)生提供了條件；三維管道壁面的存在,促進(jìn)了波與火焰的相互作用,為爆震中心以及爆震波的形成提供了良好的條件:激波馬赫數(shù)的提高大大縮短了DDT的發(fā)生時(shí)間和距離。
　　 有障礙物管道中的數(shù)值模擬結(jié)果經(jīng)分析得到以下結(jié)論；障礙物的存在促進(jìn)了波與火焰的相互作用,使火焰發(fā)展速度大大提高；火焰在障礙物前方滯止,形成高溫?zé)狳c(diǎn),而火焰面與障礙物之間的區(qū)域由于波的不斷壓縮作用,未燃?xì)怏w密度、溫度都較高,這

4、一特點(diǎn)誘導(dǎo)爆震波的產(chǎn)生:通過(guò)障礙物通道時(shí),爆震波在近壁面滯止形成高溫高壓點(diǎn)火區(qū),而中心部位在周圍氣流的推動(dòng)下加速向下游傳播,之后隨著壓力的降低,燃燒效率降低,爆震波衰減,速度降低；在壁面夾角處不斷產(chǎn)生的局部爆炸為爆震波提供了能量支持,爆震波在不斷的衰減和增強(qiáng)中趨于穩(wěn)定；第一道障礙物的安放位置較靠前,早期波對(duì)火焰的干擾作用比較充分,火焰的發(fā)展較快,高溫高壓熱點(diǎn)的出現(xiàn)較早,這有助于DDT的快速產(chǎn)生；阻塞比在0.3～0.6之間的情況下,障礙物