Page 50 - 《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

有工况下的 RDW 均已完成了波数调整并达到动态平衡，以相对稳定的频率进行传播。由图 14 可知，各
种工况下的 AHRR 曲线呈现近似正弦规律波动，波动周期与进口的时间扰动频率对应，且 AHRR 曲线的
波峰与波谷之间存在多个二次尖峰，尤其是贫燃料的工况 1 与工况 2，二次尖峰更显著，这反映了进口处

的压力扰动与燃烧室中燃烧放热之间的非线性关系。进一步观察发现，AHRR 曲线的时均值的变化规律
与表 3 中 RDW 传播速度的变化规律一致，且工况 1 与工况 6 分别对应 AHRR 时均值的最小值和最大
值。整体上看，在贫燃料工况下，当量比变化对燃烧室内 AHRR 的影响更显著，这体现在工况 2 相比于

工况 1 的 AHRR 的时均值有明显的增大，而对于 32
工况 3～6，AHRR 的时均值差异不大。根据前人
30
的研究，结合图 15，AHRR 与 RDW 的传播速度
与其绝热指数有关 [23,34] ，当处于贫燃料燃烧时， 28
较低的 AHRR 对应于较低的 RDW 传播速度。 AHRR/(GJ·m −3 ·s −1 ) 26
而在富燃料条件下，由于燃烧室内的平均温度较
高，且燃烧产物的绝热指数也会增加，这促进了 24
爆轰波的传播，使得 RDW 的传播速度高于贫燃 22
料时的传播速度 [29,53] ，AHRR 的时均值也相应增
20
大。因此，在特定的高频小幅压力扰动进口的前 1 2 3 4 5 6
Case
提下，进口扰动参数决定了 AHRR 曲线的波形
图 15 工况 1～6 平均热释放速率均值的变化
特征，RDW 波前的填充当量比及 RDW 的传播
Fig. 15 Variations of mean heat release rate for cases 1–6
模态共同决定了燃烧室内的燃烧放热情况。
为评估不同当量比下 RDC 的推进性能，采用以下公式对燃烧室的出口推力 F 进行计算 [29,42,54] ：
w
( )
2
F = ρv + p− p ∞ dA 0 (8)
式中：A 为燃烧室的出口面积；ρ 为质量密度；v 为轴向速度； p 为燃烧室出口静压；p 为外部远场压力，取
0
∞
值为 0.1 MPa。图 16 展示了不同当量比下推力随时间的变化情况，其中虚线表示推力的时均值。从图 16
中可以看出，进口扰动参数决定了 AHRR 曲线的波形特征，各种工况下的出口推力曲线同样呈现近似正

2 000 2 000

F/N 1 600 F/N 1 600

1 200 1 200
1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000 1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000
t/μs t/μs
(a) Case 1 (b) Case 2
2 000 2 000

F/N 1 600 F/N 1 600

1 200 1 200
1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000 1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000
t/μs t/μs
(c) Case 3 (d) Case 4

092101-14

/μs /μs