Page 10 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 杨 帆，等： 煤油液滴直径对两相旋转爆轰发动机流场的影响 第 2 期

油液滴分布区域，煤油液滴从爆轰波后注入，在爆轰波单个周期内，波前液滴受高温空气影响蒸发时间
最长，因此波前存在无液滴区域（图 4(a) 中白色框区域）。图 4(b) 中箭头显示了横波的位置与运动方
向。此外，温度场中存在低温条带和爆轰波前液滴与低温反应物三角形区域不重合现象。
Temperature/K Pressure/MPa

800 1 200 1 600 2 000 2 400 2 800 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
0.10 0.10

0.08 0.08

0.06 Oblique shock wave 0.06
Y/m Y/m
0.04 0.04
Low temperature zone
0.02 Detonation wave 0.02
Deflagration contact surface
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
X/m X/m
(a) Contours of temperature (b) Contours of pressure
图 4 初始液滴直径 50 µm 的温度和压力等值线分布
Fig. 4 Contours of temperature and pressure at an initial droplet diameter of 50 µm
图 5 展示了空气 Y 方向与 X 方向的速度分布。由图 5 可知，RDE 燃烧室 X 向速度的最大值集中分
布在爆轰波处。轴向 Y 速度最大值在燃烧室出口处可达千米每秒。由于斜激波的运动导致出口流速不
均匀。图 5(a) 给出了局部放大的爆轰波处 Y 轴方向速度的等值线分布，入口爆轰波后存在一段空气阻
塞区，空气 Y 轴方向的速度达百米每秒，而液滴的初始注入速度为 50 m/s，如图 6 所示。因此旋转爆轰波
后，入射液滴被空气加速，在爆轰波单个旋转周期内，空气的注入高度大于液滴注入高度，导致波前的液
滴与空气三角形区域不重合。

Y-velocity/(m·s ) X-velocity/(m·s )
−1
−1
−100 100 300 500 700 900 1 100 −400 −200 0 200 400 600 800 1 000
0.10 0.10
0.08 0.08

0.06 0.06
Y/m Y/m
0.04 0.04

0.02 0.02

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
X/m X/m
(a) Y-velocity (b) X-velocity
图 5 Y 方向速度与 X 方向的速度等值线分布
Fig. 5 Contours of Y-velocity and X-velocity
图 7 为煤油蒸气质量分数与液滴分布。由图 7 可知，爆轰波前煤油蒸气与液滴高度几乎一致。这
是由于爆轰波单个旋转周期较短，而煤油液滴蒸发为气相后未来得及扩散（仅箭头所示，微量煤油蒸气
向空气层扩散），而爆轰波的传播需要化学反应提供能量，因此爆轰波强度高的范围也主要集中于波前
蒸气区域，约 20 mm。

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