Page 42 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 吴 宇，等： 进口压力扰动对氢气燃料旋转爆轰特性的影响 第 9 期

比下的流场结构云图，可以看出，所有算例中的爆轰波传播方向相同，多波模态下的 RDW 波头高度均

达到一致。随着当量比的增大，RDW 从单波模态逐步转变为多波模态：当量比为 0.6 对应单波模态，
当量比为 0.8 和 1.6 对应双波模态，而当量比为 1.0、1.2 和 1.4 时 RDW 则呈现三波模态，波数随当量比
呈现“先增后减”的非单调变化趋势。同时，波数的增加伴随着波头高度的降低。这是由于，波数增
多导致相邻 2 道波之间的填充时间缩短，在下一道波到达之前被消耗区域内重新填充的预混气体质
量减少，从而造成波头高度的下降。波数随当量比的非单调变化源于流动、化学反应、激波动力学与
进气边界条件的复杂耦合作用。当量比偏离化学当量比时，化学反应速率和放热强度均发生变化：贫
燃条件下反应受燃料浓度限制，富燃条件下则受氧化剂浓度限制，两者均导致爆轰强度减弱。燃烧室
最终稳定的波模态可视为化学放热与波动能量输运之间动态平衡的结果。当量比为 0.6 时，放热率
较低，仅能维持单波传播；当量比为 0.8～1.4 时，放热率的提高可支撑多波稳定存在；而当量比为 1.6 时，

虽燃料充足，但富燃燃烧效率下降致使有效放热率降低、波数回落。此外，爆轰波周期性扫过进气面产
生的压力脉动会改变喷注流量特性，形成进气-爆轰耦合的非线性反馈机制，进一步影响波模态的选择与
稳定。这一现象体现了旋转爆轰燃烧室作为复杂非线性动力学系统通过自组织过程寻求能量平衡的本
质特征。

300 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 0.1 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0

T/K p/MPa

(a) Case 1

(b) Case 2

(c) Case 3

(d) Case 4

(e) Case 5

(f) Case 6

图 4 3 000 μs 时的温度与压力云图
Fig. 4 Temperature and pressure contours at 3 000 μs

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