Page 52 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

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

7 6

I sp /(10 3 s) 6 I sp /(10 3 s) 5

5

4 4
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
6 5

I sp /(10 3 s) 5 4 I sp /(10 3 s) 4 3

3 2
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
(e) Case 5 (f) Case 6
图 18 不同当量比下比冲随时间变化曲线
Fig. 18 Variations of specific impulse with time for different equivalence ratios

主要因为，提高当量比会使得进口氢气质量分数 10
增大，造成氢气与空气的掺混时间不足，导致更 9
8
多氢气以爆燃而非爆轰形式消耗，甚至有部分未
7
反应的氢气会从出口直接排出。这在当量比过 6
高（工况 6）时更为显著。尽管增加进口氢气质 I sp /(10 3 s) 5
量流量补偿了出口推力损失，但这是以牺牲比冲 4
为代价的，即氢气进口质量流量的增速超过了出 3
2
口推力的增速，导致比冲的持续下降，造成燃料
1
的利用率下降。总之，在特定的高频小幅压力扰
动进口的条件下，比冲的大小与 RDW 的传播模 0 1 2 3 4 5 6
Case
态无关，而是取决于当量比的变化，且两者之间
呈负相关。 图 19 工况 1～6 比冲均值的变化曲线
Fig. 19 Variations of mean specific impulse for cases 1–6
3 结 论

基于 OpenFOAM 平台，采用二维欧拉方程，结合氢气/空气的详细反应机理，在燃料进口处对进气总
压施加特定的高频小幅扰动，数值研究了不同当量比下的旋转爆轰特性。得到的主要结论如下。
(1) 随着当量比的增大，旋转爆轰波出现了从单波到多波模态的变化。爆轰波波数的变化与双波对
撞以及爆轰波前的填充反应物密切相关，燃烧室通过自调整平衡了能量释放和 RDW 稳定传播，并最终
呈现出不同波数的非线性动态平衡过程。
(2) 各种工况在监测点的压力曲线峰值随时间呈现出近似正弦曲线的波动特性，且压力峰值的最大
值均出现在波数调整阶段。压力曲线的疏密程度取决于燃烧室内的 RDW 数目，且波数越多，压力曲线
越密集，RDW 传播频率越大。
(3) 在特定的高频小幅压力扰动进口条件下，平均热释放速率曲线、出口推力曲线及基于燃料的比

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