Page 56 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

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第 46 卷 陆 乐，等： 活塞驱动的病态爆轰波纵向稳定性研究 − − 第 10 期

2.5
2.0
p max /p N 1.5

1.0
0.5
0 50 100 150
−
t
(e) E a =20.0RT 0
图 4 不同活化能下的爆轰波峰值压力振荡曲线
Fig. 4 Peak pressure oscillation curves of detonation wave under different activation energies

图 5 中所示的结果表明，当活塞驱动速度 u p 不变时，一维不稳定爆轰波的振幅随着活化能 E 的增加
a
而增大，说明高活化能下更易激发爆轰波的不稳定性。然而，随着活塞驱动速度的提高，上述峰值压力
振幅的增大有减小的趋势，说明活塞驱动速度的提高有利于爆轰波的稳定。图 6 的峰值压力振荡主频

u p ＜3.1 时，峰值压力的振
率的变化则显示了与振幅不同的变化规律。图中结果表明，当活塞驱动速度
荡频率 k 均保持较低水平并随 u p 的增大呈现缓慢的线性上升趋势，峰值压力振荡频率的变化并不依赖于
活化能。Leung 等 [23] 对理想爆轰波一维稳定性的研究表明，这种低频振荡行为是单步反应条件下爆轰波
u p ＞3.1 时，较高活化能条件下的爆轰波振荡主频出现向高频率的跃迁现象。已有
传播的主要特点。当
研究中，这种低频向高频跃迁的行为主要出现在两步反应 [23] 或基元反应 [24] 条件下的一维振荡爆轰波
中。本文中的研究则表明，在活塞驱动速度足够大的条件下，单步化学反应条件下的病态爆轰波也存在
低频振荡向高频振荡的转换过程。

2.0 − −
u w u s 1.0
A
E a =14.3RT 0
1.5 E a =20.0RT 0 0.8 E a =14.4RT 0
E a =15.0RT 0
E a =16.0RT 0
E a =17.0RT 0 E a =17.0RT 0
E a =20.0RT 0
1.0 C 0.6 Fitting line
Δp/p N E a =16.0RT 0 k
0.4
0.5
E a =15.0RT 0
A 0.2
E a =14.4RT 0 B B C
0
E a =14.3RT 0
0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
− −
u p u p
图 5 不同活化能下爆轰波峰值压力振幅随 图 6 不同活化能下爆轰波峰值压力主频率
活塞驱动速度的变化 随活塞驱动速度的变化
Fig. 5 Variation of the oscillation amplitude of the peak Fig. 6 Variation of the dominant frequency of the peak
detonation pressure with piston driving velocity detonation pressure with piston driving velocity
under different activation energies under different activation energies

2.2 典型工况下的稳定性分析
为进一步理解爆轰波的一维非线性振荡与爆轰波结构之间的关系，选取图 5～6 中的 A、B、C 这
3 个点所代表的典型算例对应的不同爆轰波振荡行为。其中 A 点对应的算例 1（E =20.0RT ， u p =3.3）代表
0
a
了爆轰波的高频低幅振荡模式；B 点对应的算例 2（E =14.4RT ， u p u s ）代表了低频低幅振荡模式，而 C 点
a
=
0
对应的算例 3（E =17.0RT ， u p =2.2）则代表了低频高幅的振荡行为。
a
0
102201-8