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现代燃烧爆炸理论中的爆轰稳态传播分析

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:爆轰现象发现不久,Chapman和Jouguet提出了CJ 理论模型,预测了平面爆轰的爆速,为爆轰学的发展奠定了理论基础。这与Courant、Friedrichs、Jouguet、Zeldovich 和Kompaneets 等预测的稳态球形爆轰存在的结论相矛盾,表明CJ 理论模型存在缺陷。Von Neumann认为爆轰反应具有某种结构特征,不能忽略未反应物到反应产物之间的转变过程。因此,目前爆轰理论研究希望回归至一维理论并对经典ZND 模型进行修正和完善。本章将详细介绍爆轰稳态传播的CJ模型和ZND模型。

现代燃烧爆炸理论中的爆轰稳态传播分析

Mallard 和Le Chatelier(1883)发现燃烧转为爆轰之后,爆轰化学反应可由爆轰阵面绝热压缩引发,这与燃烧有着本质的区别。在19世纪末,超声速爆轰区别于燃烧成为独立的研究方向,表现出其特有的属性。爆轰现象发现不久,Chapman(1889)和Jouguet(1904,1905)提出了CJ 理论模型,预测了平面爆轰的爆速,为爆轰学的发展奠定了理论基础。然而,利用CJ 理论研究球面爆轰时,膨胀梯度无限大,导致奇点出现。这与Courant、Fried⁃richs(1948)、Jouguet(1917)、Zeldovich 和Kompaneets 等预测的稳态球形爆轰存在的结论相矛盾,表明CJ 理论模型存在缺陷。Von Neumann(1942)认为爆轰反应具有某种结构特征,不能忽略未反应物到反应产物之间的转变过程。在此基础上,Zeldovich(1940),Von Neumann 和Doring(1943)分别提出了由前导激波阵面和紧跟其后的化学反应区构成的爆轰反应结构模型,称作ZND 模型。虽然ZND 模型仍是简单的层流结构,但是它已经包含了爆轰点火、传播、熄灭等机制,很多真实爆轰波现象在此基础之上能够得到一定的解释,爆轰特征参数可由ZND 爆轰模型得到。但ZND 模型层流波面结构显然已经不能描述多维爆轰波面厚度、反应进度等,从而难以正确给出多维爆轰的特征参数。因此,目前爆轰理论研究希望回归至一维理论并对经典ZND 模型进行修正和完善。本章将详细介绍爆轰稳态传播的CJ模型和ZND模型。(www.xing528.com)

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