斜爆震波触发与驻定机理研究

The oblique detonation is considered as an effective technique that can solve the difficulty of combustion in supersonic combustible mixture.In this requisition,the stability condition of a wedged oblique detonation will be obtained by considering real gas effect in hydrogen-air mixture.The initiating and standing charicteristics of the oblique detonation waves will be investigated by the numerical and experimental method. In supersonic flow, the mechanisms of the chemical reaction induced by a wedged strong shock wave will be researched considerably. Moreover,the evolutive regularity of the wave structure will be observed when the oblique detonation waves initiate and stand.

成功组织斜爆震燃烧是解决超声速气流中燃烧组织困难的有效途径之一。本项申请基于氢气/空气形成的超声速可燃预混气，在考虑真实气体效应前提下，研究获得混气斜爆震燃烧的驻定窗口的解析解；采用数值模拟与试验相结合的手段，研究高超声速混气中斜爆震波的触发与传播特性，着重探讨超声速流中尖劈诱导强斜激波触发化学反应的物理机制，探索研究斜爆震触发、驻定过程中波系结构演变发展规律。

将斜爆震技术应用于高超声速飞行器动力装置的设计中，是解决未来面向Ma10飞行时燃烧室组织困难的有效途径之一。本项目探索性的研究了氢-空气预混气在超声速流动中的爆震波触发、驻定及波的稳定性问题，通过深入的理论分析、详细的数值方针及模拟Ma8飞行焓值条件的试验研究对项目开展研究。.1）考虑真实气体效应，利用最小自由能法，开发了计算驻定斜爆震波气动参数的零维程序，获得了不同来流条件下斜爆震波驻定特性；.2）基于多组分基元反应，开发了斜爆震触发与驻定过程数值模拟程序，研究了激波、燃烧波相互作用诱导斜爆震波的机制，发现了驻定斜爆震波两种稳定机制；.3）模拟Ma8.0飞行条件，建立了直联斜爆震燃烧系统，利用高速纹影和高速摄影等先进的非接触测量技术对超声速燃烧场进行微秒量级的时/空同步诊断与测试，整个试验过程各系统工作稳定，结构完好，获得斜爆震波触发与驻定图像清晰，并捕捉到驻定斜爆震波的动态特性，发现了斜爆震波触发过程的非对称流场结构，及驻定斜爆震波的动态特征。.通过本项目研究，为下一步深入开展Ma10量级动力技术研究奠定了坚实基础，也为我国空天飞行动力系统发展提供重要技术支撑。