Page 43 - 《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

2.2 模态演化过程
在旋转爆轰燃烧室中，爆轰波的模态演化过程对燃烧室内波数的调整与稳定性具有重要影响。本
节将探讨不同算例中爆轰波从波数调整到高度调整的演变过程，重点分析双波和三波模态的形成与相
互作用。当 RDW 处于波数调整阶段时，燃烧室内会出现多道旋转爆轰波，呈现出不同的传播方向、高
度和速度。首先讨论最终呈现双波的算例，图 5 给出了工况 2 中不同时刻的归一化压力梯度云图（图 5(a)）
与温度云图（图 5(b)）。当 t=410 μs 时，流场中出现 3 道 RDW，分别用图 5(b) 中数字表示，其中 RDW1 和
RDW2 向右传播，RDW3 向左传播。在 t=420 μs 时，RDW2 与 RDW3 在燃烧室内发生正面碰撞。碰撞过
程中，2 道旋转爆轰波相互作用后解耦，各自形成 1 道透射激波向下游传播，而爆轰波本身则因能量耗散
而湮灭。此时，燃烧室环形通道内仅存留 1 道稳定传播的旋转爆轰波，如图 5(a) 所示。值得注意的是，
RDW3 传播后的尾迹区域内仍存有充足的新鲜预混可燃气体。在离散进气结构的周期性供气作用下，
该区域内的流场呈现出显著的非均匀特性，进而诱发更复杂的激波反射现象。当反射激波强度达到临
界阈值，并与局部高温区在未燃预混气前缘形成有效耦合时，将触发爆轰再起爆过程。如图 5(b) 中
t=430 μs 所示，燃烧室内已生成新的旋转爆轰波 RDW4。该爆轰波的起爆位置位于 RDW3 原传播路径后
方的新鲜预混气富集区，其形成过程可归因于反射激波与壁面附近高压热点的协同诱导作用。此时已
经产生了新的爆轰波 RDW4，且其与 RDW1 的高度差较大。在完成波数的调整后，爆轰波进入高度调整
阶段，如图 5(b) 中 t=440～1 700 μs 所示。当 t=1 700 μs 时，2 道 RDW 的高度（H）已经达到一致，流场呈现
出动态平衡的特性，而由于燃料进口处存在高频小幅的压力扰动，使得 2 道 RDW 的波头高度随时间不
断变化，且近似呈正弦形式的波动，对应的爆轰波高度演变情况如图 6 所示。另外，工况 6 在 3 000 μs 内
也形成了同向双波，但是其流场温度云图反映了更高的平均温度，且波数调整阶段所持续的时间明显缩
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

(a) Pressure gradient
t=420 μs t=430 μs

1
1 4

300 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000
(b) T/K
t=410 μs t=450 μs

1 2 3

t=420 μs t=520 μs

t=430 μs t=1 050 μs

4

t=440 μs t=1 700 μs

H

图 5 工况 2 中不同时刻的压力梯度与温度云图
Fig. 5 Pressure gradient and temperature contours at different times in case 2

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