Page 36 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 郭 丁，等： 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 第 9 期

1.0 0.80
Initial pressure/MPa
1.0 1.6 Peak pressure
0.8 1.1 1.7 0.75 Fitting curve
1.2
1.8
1.9
1.3 2.0 0.70
1.4
Pressure/MPa 0.4 Peak pressure/MPa 0.65
1.5
0.6
0.2 0.60 y=0.013 5x +0.167x −0.397 8x+0.786 1
0.55
2
3
R =0.93
2
0 0.50
60 70 80 90 100 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1
Time/ms Initial pressure/MPa
图 6 不同初始压力下观测点处的冲击波压力-时间曲线 图 7 峰值压力-初始压力拟合曲线（工况 1）
（工况 1） Fig. 7 Fitting curve between peak pressure and initial
Fig. 6 Pressure-time histories of shock waves at observation pressure (condition 1)
points under different initial pressures (condition 1)
2.1.2 驱动气体初始温度的影响
根据气体状态方程，在初始压力和体积一定的情况下，提高反应物的初始温度，反应物物质的量会
相应减少。选取表 1 中的工况 2，模拟不同驱动气体在初始温度为 300～350 K 的条件下爆轰产生的冲击
波，结果如图 8 所示。由于初始温度的上升，氢氧反应终态产物趋于解离态，化学平衡逆向移动，因此反
应释放能量降低。另外，根据气体状态方程，驱动气体初始温度升高使单位体积驱动气体浓度降低，导
致氢氧爆轰反应产生的总能量降低，从而使激波整形段内形成的冲击波强度下降，峰值压力和传播速度
降低。提取压力数据与初始温度进行线性拟合，如图 9 所示。计算初始温度影响下峰值压力的变化幅
度，即随初始温度的升高峰值压力的变化率。初始温度为 300～350 K 时，峰值压力变化的平均幅度为
0.49%/K，表明初始温度对于爆轰产生的冲击波峰值压力的调控作用较显著。

0.8 0.60
Initial temperature/K
300 Peak pressure
0.6 310 0.55 Fitting curve
320
330
340
Pressure/MPa 0.4 350 Peak pressure/MPa 0.50

0.2 0.45
y=−0.002 2x+1.223 8
2
R =0.948 2
0 0.40
70 80 90 100 110 290 300 310 320 330 340 350 360
Time/ms Initial temperature/K
图 8 不同初始温度条件下观测点处冲击波压力-时间曲线 图 9 峰值压力-初始温度拟合函数（工况 2）
（工况 2） Fig. 9 Fitting function between peak pressure
Fig. 8 Pressure-time histories of shock waves at observation and initial temperature (condition 2)
point under different initial temperatures (condition 2)
2.1.3 不同低反应活性气体掺混的影响
低反应活性气体可以用作稀释剂掺混至驱动气体中，达到对冲击波加载的调控作用。为探究不同
低反应活性气体掺混对爆轰产生冲击波特征的影响，选取表 1 中的工况 3，分别掺混体积分数为 50% 的

092102-7