Page 24 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 刘 江，等： 有限长锥体诱导的斜爆轰波非定常结构的数值研究 第 9 期

有受到 TM 流动的影响，因此其波后压力一直呈缓慢下降趋势，稳定后的压力略高，而马赫数则呈缓慢
上升趋势，稳定后的马赫数略低。

2.2 尖锥诱导的斜爆轰波的精细结构
前节讨论了锥形爆轰波后 TM 流动和肩点引起的 PM 膨胀波这 2 个物理过程对爆轰波与尖锥壁面
间的流动的影响，进而使爆轰波阵面呈现不同的结构。对于 AB 段，爆轰波阵面距离尖锥壁面较近，其间
的流道较小，波后的平均压力较高，使得尖锥对爆轰波阵面有较强的压缩，从而使爆轰波有较强的抵抗
外界干扰的能力，因此这部分爆轰波结构具有类 ZND 结构，如图 7 所示。图 7(a) 是数值计算得到的密度
等值云图，红色线段代表反应面，相应的波系结构简图见图 7(b)，图 7(c) 是根据类 ZND 结构附近的流场
信息绘制的压力-偏转角极曲线图，其中黑色曲线代表入射激波（IS）后的状态。当来流未燃气体 (1) 的一
部分穿过入射激波（incident shockwave, IS）后，其状态变为 (2)（见图 7(b)～(c)），其气流偏转角 43°，压力为 43，
后经诱导发生化学反应放热维持爆轰波，最终燃烧产物经 TM 流动向下游移动。

ρ 1 2 3 4 5 6 7 8
0.25
0.24

0.23
y
0.22

0.21
0.20
0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.20
x
(a) Contours of reactive progress superimposed on the shadow density contour
70
0.220
60

0.215 50
(2)
40
(1)
y p
0.210
(2) 30
IS
0.205 20
Reaction front 10 (1) IS
0.200
0.150 0.155 0.160 0.165 0.170 0 10 20 30 40 50
x θ/(°)
(b) Schematic diagram (c) Polar curve
图 7 AB 段波阵面结构局部放大图与极曲线分析
Fig. 7 Close-up view of wave front structure and polar curves in section AB
沿着爆轰波阵面下游，波阵面结构处于 BC 段的单三波点结构，其波后压力整体下降，图 8 是其局部
流场结构图，其中图 8(a) 是数值计算得到的密度等值云图，红色线段代表反应面，相应的波系结构简图
见图 8(b)，图 8(c) 是根据三波点附近的流场信息绘制的压力-偏转角极曲线图，其中黑色曲线代表入射激
波（IS）后的状态，蓝色曲线代表横向激波（transverse shockwave, TS）后的状态。当来流未燃气体 (1) 的一
部分穿过入射激波（IS）后，其状态变为 (2)（见图 8(b)～(c)），其气流偏转角为 39°，压力为 36，随后，这部分
激波压缩后的未燃气体穿过横向激波（TS），状态变为 (3)（见图 8(b)），其中状态 (2) 的气体相对于横向激
波的马赫数为 1.5，以此绘制横向反射激波的极曲线（TS）（见图 8(c)）。与此同时，气流 (1) 穿过波阵面中

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