模拟计算的结果，由于湍流扩散的存在，不稳定引起涡的尺度更加小，并且与射流有关的长舌状未燃气体几乎消失，这使得该射流与激波作用形成的第波点也不存在，结构更加规则些。

图是相应的压力等值云图，由于湍流使未燃气体的快速消耗，横波未与未燃气体作用，因此局部最高压力比方程和方程计算的均低，且横波直接在壁面上反射。

波阵面与平均声速面之间，因而压力脉冲可以影响爆轰波阵面。

而且，波点对未燃气团的燃烧动力过程起到关键的作用，这是由于波点不仅能提供高温高压的环境，而且能加强湍流混合。

图甲烷与氧气混合物在初压下的爆轰波的精细结构目前为止，数值研究表明，在精度足够的条件下，中等活化能的不规则爆轰波结构可以较好地通过数值求解方程得到，。

然而，更多的数值研究表明，采用同样的方法求解带有较高活化能的不规则混合物时，取得的成功有限。

尽管这种努力使人们对理解激波压缩或湍流运动对爆轰波传播的影响有限，得到的解也受限于精度的影响，不能收敛于唯解。

但是，这种研究证实，波阵面存在较长的诱导时间，其数量级是实验中观察到的倍左右，未燃气团通过数值算法的精度误差引起的扩散迅速地燃烧。

些研究者试图通过直接数值求解方程，得到流场涉及到的完整谱尺度，包括分子扩散效应。

不幸的是，这些研究表明，对维问题涉及的全谱尺度的求解，得到的数值解不足以正确地反映未燃故燃烧模型的封闭是其关键难题。

线性涡模型已被用来处理爆轰中的燃烧问题，并取得了较好的效果。

此外，模型模型和模型已用于高速湍流燃烧，并取得了定成果，未来也可用于爆轰的模拟中，这些值得进步研究。

归明月，张镭潆，崔皓，张辉与爆轰相关的湍流燃烧空气动力学学报，基金国家自然科学基金。

图燃烧转爆轰的分幅纹影照片因此，爆燃转爆轰的典型过程大致可以分为个阶段燃烧。

弱点火后，生成层流火焰，在边界作用下失稳加速。

加速火焰与壁面具有正反馈作用，使火焰持续加速，乃致猝发湍流，形成湍流火焰，导致燃烧速度进步增强。

爆燃。

燃烧产物的膨胀对火焰阵面前的介质有压缩作用，形成系列压缩波，最终发展成激波，该诱导激波随火焰的持续加速而不断增强。

在此阶段，诱导激波与火焰面形成复合波，且激波传播速度大于火焰传播速度，燃烧是通过分子扩散进行的。

诱导激波强度决定于火焰燃烧速度，而燃烧速度决定于边界条件。

爆轰。

加速火焰形成的诱导激波足够强时，激波预压探究和爆轰波结构中的湍流燃烧爆炸力学论文部爆炸中心，或出现强激波诱发燃烧，最终形成爆轰。

在强不稳定的爆轰波结构研究中，较高的活化能使得反应诱导区较宽，波点附近的火焰面和剪切层出现了湍流，加强了燃烧速率和产物之间的混合速率。

此外波后的未燃气团也出现了湍流燃烧，燃烧释放的压力脉冲有可能会影响爆轰波的结构，这取决于未燃气团的位臵。

无论是中火焰的加速，还是强不稳定的爆轰波结构中激波与火焰的耦合，湍流在其中都起了关键的作用，因此，在爆轰的未来研究中需要结合其自身特点开展研究。

爆轰是种超声速燃烧，具有高马赫数高雷诺数和高温高压的特点。

对该物理现象的描述可以采用反应流方程包括质量方程动量方程和能量方程处理，这是组偏微分方程，具有不适定性方程不稳定导致的湍流燃烧和奇异性跨声速中的声速点，至今没有解析解，这属于数学层面的难题，在未来相当长的时间可能也无法得到解析解，而爆轰的重要特性显然与方程的这种不适定性和奇异性密切相关。

关于爆轰现象的实验测试，目前主要还是主要采用光学测试技术，这是种元守恒方程采用线性涡模型，。

计算时，需要采用两套网格，在大尺度主网格中进行，基于的组元守恒方程在小尺度亚网格中进行，湍流扩散用随机翻转模型处理，该方法的主要优点是可以同时处理化学反应与同尺度的流动，不需要对反应速率进行假设。

图是爆轰波结构的数值计算结果与实验结果，其中图为数值计算结果，图为的实验自发光图片。

爆轰波后部出现明显的未燃气团，该气团的湍流火焰速度可通过数值结果计算得到。

对于气团，局部湍流火焰速度可以采用下式计算图数值实验中的密度等值云图图热力学参数，精度为半个反应区网格时，爆轰波结构的密度等值线云图图热力学参数，精度为半个反应区网格时，爆轰波结构的压力等值线云图图爆轰波的反应区结构的纹影图其中，是反应物的消耗速度，是未燃物密度，是未燃物的面积。

整个湍流火焰速度可以通过在气团表面对火焰速度进行空间和时模拟爆轰波结构中的湍流扩散过程，目前的计算能力还无法完成这种计算。

因此，目前数值模拟无法通过直接模拟来求解爆轰波中的湍流燃烧，而大涡模拟兼顾求解精度和计算能力的平衡，其中大尺度的运动通过直接数值求解方程，无法求解的小尺度湍流采用建模的方法，。

虽然维流动只能描述大尺度的流体运动，采用维方程对高度不稳定爆轰波结构整体特性进行了数值研究，如图所示。

在爆轰波阵面后方也出现了未燃气团，横波与未燃气团作用，不会明显改变气团的形状，这与实验中观察到是致的。

但是，该未燃气团的燃烧是通过数值扩散进行，速度较慢，无法维持激波的自持传播。

对不稳定爆轰波的结构分别采用方程方程和大涡模拟进行了数值模拟。

大涡模拟中亚网格模型采用的是涡黏模型，化学反应模型采用滤波后的定律，即假定湍流的亚网格时间小于所有的化学反应时间。

图是密度等值云图，图图甲烷与氧气混合物在初压下的爆轰波的精细结构此外，由于入射激波较弱，可燃气体不能完全燃烧，在波阵面的后部形成被燃烧产物包围的未燃气团，如图所示，未燃气团清晰可见。

该气团被燃烧产物包围，其大小和距离波阵面的位臵随活化能的增加而增加。

实验表明，这些未燃气团的燃烧速度非常快，其数量级明显快于定常激波的点火时间。

因此，模型不能预测前导激波后的流场特性。

这意味着波后的未燃气团与周围的燃烧产物以湍流混合的方式进行燃烧，而不仅仅是激波压缩引起的燃烧。

这些未燃气团仍然在爆轰波的流体力学结构中，即激波阵面与平均声速面之间，因而压力脉冲可以影响爆轰波阵面。

而且，波点对未燃气团的燃烧动力过程起到关键的作用，这是由于波点不仅能提供高温高压的环境，而且能加强湍流混合。

图甲烷与氧气混合物在初压下的爆轰波的精细结构目前为止，数值研究表明，在精度足够的条件下，中等活化能的不规则爆轰波结构可以较好地通过数值求解方程得到，。

然而，更多的数值研究表明，采用同样照片爆燃转爆轰是个比较复杂的物理化学过程，包含湍流燃烧压缩波反射激波边界层以及热点自爆炸等现象，该过程不但具有强烈的非线性，还存在范围宽广的时空特征尺度。

实验得到的数据有限，如需对该过程进行更深入的了解，需要借助数值计算。

采用数值计算时，不但需要合适的湍流燃烧模型高分辨率的捕捉激波格式以及尺度极小的网格等，还需处理方程刚性等问题，因此面临诸多挑战。

但是因为爆燃转爆轰的研究具有特殊的理论和实用价值，而数值计算是研究该过程的有效手段，所以尽管面临很多困难，人们还是进行了大量的工作。

对长方形管道中氢气氧气混合物的过程采用了维直接数值模拟，化学反应模型采用详细基元化学反应模型，网格尺寸为。

图代表了火焰在边界层的作用下失稳加速诱导激波的过程，图是火焰面和激波的维流场结构，图是相应的截面云图和流线图。

初始的不规则扰动诱发了火焰刷，火焰加速产生的压缩波不断追赶，逐渐在火焰前方合并成激波，波后流动引起的边界层使得火焰面发生皱波的传播，对于活化能较大的高度不稳定可燃气体，激波阵面脉动很大，波系之间的作用使反应区呈现湍流状态，湍流脉动会影响波阵面处的燃烧，进而影响爆轰波的传播。

此外，由于反应诱导区较宽，可燃物在波阵面不能完全燃烧，会在其下游形成燃烧产物包围的未燃气团，该未燃气团的消耗需借助于湍流扩散来完成燃烧，释放的能量有可能会影响爆轰波阵面。

气相爆轰波的传播速度在马赫数左右，具有高马赫数高雷诺数和高温高压的特性，其中涉及到燃烧高强度湍流波系包括激波膨胀波等之间的相互作用。

在理论研究方面，采用方程来描述爆轰波的结构及其传播特性，这是组偏微分方程，在高雷诺数下方程会失稳。

此外，方程还具有奇异性超声速流中的声速点，导致流场出现壅塞，这些因素使得理论求解上述偏微分方程组没有可能，只得借助于实验测试和数值模拟。

随着实验测试技术的发展，很多光学测试手段已经较好地应用在了爆轰波的研究中，比如纹影阴影全息干涉激光诱导荧光等，这些测试得到的图像反映的是光极高的能量，因此间接起爆直是研究的热点，其中爆燃转爆轰则是关注的重点。

然而，经过几十年的实验理论和数值研究，的机理已被理解，但是准确的预测还无法实现，这其中最核心的因素是湍流燃烧。

对于爆轰波的传播，特别是高活化能的可燃气体，其波阵面呈强不稳定结构，存在湍流燃烧，波后出现的未燃气团的燃烧也属于湍流燃烧，这使得爆轰波的精确控制也存在较大的困难，但是爆轰波传播的平均速度仍然可以用速度来预测。

本文对和爆轰波结构中的湍流燃烧的研究现状进行了分析和评述，并对未来的研究进行了展望。

关键词湍流燃烧爆炸力学爆轰爆轰传播爆轰生成爆轰是由激波诱导的以稳定方式传播的燃烧。

由于该燃烧的化学反应比较激烈，故具有极高的火焰传播速度，其产物也具有极高的温度和压力。

因此，爆轰是种具有更高热效率的燃烧方式，将其应用到推进系统，具有广泛的应用前景，比如脉冲爆轰发动机驻定爆轰发动机和旋转爆轰发动机等。

另方面，爆轰波后的高温高压环境具有较强的破坏能力，会引发各种工该物理现象的描述可以采用反应流方程包括质量方程动量方程和能量方程处理，这是组偏微分方程，具有不适定性方程不稳定导致的湍流燃烧和奇异性跨声速中的声速点，至今没有解析解，这属于数学层面的难题，在未来相当长的时间可能也无法得到解析解，而爆轰的重要特性