• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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郭丁, 孙渊博, 葛云心, 王成, 邵建锟. 基于大型激波管氢氧爆轰驱动方式产生冲击波波形调控的数值模拟[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0300
引用本文: 郭丁, 孙渊博, 葛云心, 王成, 邵建锟. 基于大型激波管氢氧爆轰驱动方式产生冲击波波形调控的数值模拟[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0300
Numerical study of shock wave generated by hydrogen and oxygen detonation in a large shock tube[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0300
Citation: Numerical study of shock wave generated by hydrogen and oxygen detonation in a large shock tube[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0300

基于大型激波管氢氧爆轰驱动方式产生冲击波波形调控的数值模拟

doi: 10.11883/bzycj-2024-0300
基金项目: 国家自然科学基金创新研究群体项目(12221002);爆炸科学与安全防护全国重点实验室自由探索项目(YBKT23-01);

Numerical study of shock wave generated by hydrogen and oxygen detonation in a large shock tube

  • 摘要: 爆炸冲击波具有鲜明的特征参数,在实验复现时具有难度大、可重复性差的问题。而大型激波管的构建为解决这一问题提供低成本、高效率的实验平台,且能规避小尺度缩尺实验中由于尺寸效应造成的实验结果不准确。应用大型激波管产生不同种类冲击加载的具体驱动方法仍值得深入研究。其中,利用大型激波管氢氧爆轰模拟爆炸波的可行性问题,已由中国科学院力学研究所基于大型激波风洞进行的大量实验研究加以论证,但目前仍然缺乏利用大型激波管直接模拟炸药爆炸冲击波形的研究。因此,进行大型激波管内氢氧爆轰驱动方式下冲击波生成与传播过程的数值模拟研究,并基于模拟研究结果提出在大型激波管内对爆炸冲击波的模拟复现条件。首先,根据现存大型激波设备结构特点,建立具有驱动管、激波整形段和变截面出口特征的大型激波管二维模型。冲击波的生成与传播过程使用含有七步氢氧反应模型的二维非定常粘性可压缩流体控制方程表达,湍流模型选取RNG k-ε模型,并选用二维瞬态耦合式求解器进行数值模拟计算。其次,通过数值模拟计算研究在大型激波管采用氢氧爆轰驱动方式时,驱动初始条件、低反应活性气体掺混、激波管构型等一系列因素对于爆轰形成冲击波波形的影响,并提出其影响规律。最后,选取黑火药爆炸冲击波实验数据作为目标,依据数值计算结果,模拟了大型激波管中冲击波波形调控过程,实现了在大型激波管中利用氢氧爆轰驱动方式对爆炸冲击波的模拟复现。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-20
  • 网络出版日期:  2025-03-04

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