超声速气流中爆轰波与边界层的相互作用机理研究

超声速运动气流中的爆轰波结构和传播特性与静止气体中存在很大的差异，超声速气流中的边界层不仅使近壁面爆轰波阵面发生弯曲，还使爆轰波的传播速度与静止气体中的CJ理论速度相比发生较大的偏差。本项目以超声速可燃混合气流中爆轰波与边界层的相互作用为研究对象，在连续超声速可燃混合气中，产生逆流传播的爆轰波，采用实验观测和数值模拟观察其二维动态特征，尤其是二维精细燃烧流场结构及其动态变化，分析超声速气流中爆轰波与边界层相互作用的过程，重点研究来流参数、燃烧室结构、燃烧室壁面条件的改变，尤其是声学吸收边界的引入给爆轰波/边界层相互作用精细结构带来的变化，据此分析边界层通过流体扩散、横波反射、热点增强等过程影响波阵面结构和爆轰速度的机理，并建立考虑边界层影响的超声速气流爆轰波准一维模型，寻找控制和利用超声速气流中爆轰波的新方法。

以高超声速飞行的爆轰发动机为研究背景，采用理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法，对超声速气流中爆轰波与边界层的相互作用开展了系统研究。首先通过实验和数值模拟研究了静止气中壁面条件对爆轰波的起爆和传播的影响机理，探索出了通过改变壁面条件人为控制爆轰波起爆和传播的方法。在此基础之上，开展了超声速气流中传播的正爆轰波与边界层相互作用机理研究。在实验发现和数值验证的基础上，理论分析了来流边界层对爆轰波传播速度的影响机理。