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Numerical investigation on evolution of cylindrical cellular detonation

Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2008年第11期29卷 1487-1494页

作者：王春姜宗林胡宗民韩桂来 Institute of Mechanics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190P. R. China ReCAPT Gyeongsang National UniversityJinjuKyeongnam 660-701South Korea

Cylindrical cellular detonation is numerically investigated by solving two- dimensional reactive Euler equations with a finite volume method on a two-dimensional self-adaptive unstructured mesh. The one-step reversible chemical reaction model is applied to simplify the control parameters of chemical reaction. Numerical results demonstrate the evolution of cellular cell splitting of cylindrical cellular detonation explored in experimentas. Split of cellular structures shows different features in the near-field and far-field from the initiation zone. Variation of the local curvature is a key factor in the behavior of cell split of cylindrical cellular detonation in propagation. Numerical results show that split of cellular structures comes from the self-organization of transverse waves corresponding to the development of small disturbances along the detonation front related to detonation instability.

关键词： detonation cellular instability chemical reaction shock numerical simulation

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Cellular Cell Bifurcation of Cylindrical Detonations

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Chinese Physics Letters 2008年第6期25卷 2125-2127页

作者：韩桂来姜宗林王春张凡 Key Laboratory of High Temperature Gas Dynamics Institute of Mechanics Chinese Academy of Sciences Beijing 100080 Defence Research and Development Canada-Suffield PO Box 4000 Stn. Main Medicine Hat AB T1A 8K6 Canada

Cellular cell pattern evolution of cylindrically-diverging detonations is numerically simulated successfully by solving two-dimensional Euler equations implemented with an improved two-step chemical kinetic model. From the simulation, three cell bifurcation modes are observed during the evolution and referred to as concave front focusing, kinked and wrinkled wave front instability, and self-merging of cellular cells. Numerical research demonstrates that the wave front expansion resulted from detonation front diverging plays a major role in the cellular cell bifurcation, which can disturb the nonlinearly self-sustained mechanism of detonations and finally lead to cell bifurcations.

关键词： supernova explosion proto-neutron star shock wave

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RP3航空煤油斜爆轰发动机试验研究

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实验流体力学 2022年

作者：韩信张文硕张子健苑朝凯韩桂来刘云峰香港理工大学航空及民航工程学系中国科学院力学研究所厦门大学航空航天学院中国科学院大学工程科学学院

在高马赫数飞行条件下，斜爆轰发动机热力学循环效率高，燃烧室长度短，是近些年国内外研究热点。但是，目前斜爆轰发动机试验研究都是使用氢气或者乙烯燃料，还没有航空煤油的试验结果。为了研究RP3航空煤油在斜爆轰发动机上的应用可... 详细信息

在高马赫数飞行条件下，斜爆轰发动机热力学循环效率高，燃烧室长度短，是近些年国内外研究热点。但是，目前斜爆轰发动机试验研究都是使用氢气或者乙烯燃料，还没有航空煤油的试验结果。为了研究RP3航空煤油在斜爆轰发动机上的应用可行性，在JF-12激波风洞上开展了冷态RP3航空煤油斜爆轰发动机自由射流试验研究，JF-12激波风洞有效试验时间50 ms。针对航空煤油点火延迟时间长的难点，提出了鼓包强制起爆新技术。模拟了飞行马赫数9的状态，试验气流总温3 800 K，平均当量比为0.9。试验中获得了稳定的斜爆轰波，证明了RP3航空煤油在斜爆轰发动机上的应用可行性。

关键词：斜爆轰发动机 RP3航空煤油鼓包强制起爆技术 JF-12激波风洞

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零攻角NADTPS重构高超声速流场气动力/热研究

零攻角NADTPS重构高超声速流场气动力/热研究

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第十四届全国激波与激波管学术会议

作者：韩桂来姜宗林中国科学院力学研究所中国科学院高温气体动力学重点实验室

长时间、远距离高超声速飞行要求飞行器设计兼顾减阻和防热特点,论文提出无烧蚀自适应减阻防热新概念(NADTPS)并展开相关研究。NADTPS基于支杆-钝头体结构重构流场,利用侧向射流重点防护支杆头部。本文通过数值求解二维轴对称Navier-Sto... 详细信息

长时间、远距离高超声速飞行要求飞行器设计兼顾减阻和防热特点,论文提出无烧蚀自适应减阻防热新概念(NADTPS)并展开相关研究。NADTPS基于支杆-钝头体结构重构流场,利用侧向射流重点防护支杆头部。本文通过数值求解二维轴对称Navier-Stokes方程,对零攻角下NADTPS重构流场进行模拟,研究流场基本特征、气动力/热特性,分析新概念的减阻和防热机理。

关键词：减阻防热系统高超声速流场重构气动力/热数值模拟

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V型前缘高超声速气动特性实验研究

V型前缘高超声速气动特性实验研究

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第十一届全国流体力学学术会议

作者：韩桂来姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室中国科学院大学工程科学学院

本文针对高超声速飞行器典型V型前缘在JF-12复现风洞开展实验研究,利用尺度效应,将流场气动加热与结构热传导解耦,获得典型流场下的气动热和壁面压力分布规律,并对流场结构振荡特性进行分析,初步探讨时-空非均匀条件下的强干扰、强耦合... 详细信息

本文针对高超声速飞行器典型V型前缘在JF-12复现风洞开展实验研究,利用尺度效应,将流场气动加热与结构热传导解耦,获得典型流场下的气动热和壁面压力分布规律,并对流场结构振荡特性进行分析,初步探讨时-空非均匀条件下的强干扰、强耦合传热及热响应机理。

关键词：高超声速强干扰强耦合 JF-12复现风洞实验气动特性

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空心半球高超声速飞行结构传热近似解析求解

空心半球高超声速飞行结构传热近似解析求解

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第四届高超声速科技学术会议

作者：韩桂来姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室

本文通过4阶Legendre多项式逼近球头气动加热的局部相似解,结合二维轴对称热传导方程求解空心半球的级数解,获得带内部冷却的高超声速飞行器球形头部结构温度场的近似解析解,并采用改进的Richardson格式对结构传热

关键词：热传导解析解近似解高超声速飞行

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JF-12复现风洞钝头体飞行器Ma7气动特性研究

JF-12复现风洞钝头体飞行器Ma7气动特性研究

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第十届全国流体力学学术会议

作者：韩桂来姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室

本文在JF-12复现高超声速飞行条件激波风洞中开展了大尺度钝头体飞行器模型在Ma7条件下的气动特性研究,风洞喷管出口直径2.5m,模型直径0.85m。分别通过气动力、气动热、壁面压力等方式测量,分析来流总温变化对气动热性的影响。

关键词：高超声速气动热性钝头体 JF-12复现风洞总温

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支杆-钝头体带攻角飞行流场和“军刺”挡板作用机理研究

支杆-钝头体带攻角飞行流场和“军刺”挡板作用机理研究

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第三届高超声速科技学术会议

作者：韩桂来姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室

本文通过三维Navier-Stokes方程的数值求解,研究了支杆-钝头体结构在10°攻角M∞=6.0飞行条件下的流场结构和特点,指出其气动力特性恶化的原因,提出采用"军刺"挡板改善流场和气动力特性,并通过对比两种不同挡板作用下的流场和气动力特... 详细信息

本文通过三维Navier-Stokes方程的数值求解,研究了支杆-钝头体结构在10°攻角M∞=6.0飞行条件下的流场结构和特点,指出其气动力特性恶化的原因,提出采用"军刺"挡板改善流场和气动力特性,并通过对比两种不同挡板作用下的流场和气动力特性变化分析其作用机理,发现"军刺"挡板结构分割流场抑制三维效应形成的周向流动,迎风面形成稳定的回流区和剪切层结构,将迎风面锥激波推离轴线,降低钝头体肩部流动结构相互作用强度,并在一定程度上缓解背风面流动干扰,明显改善支杆-钝头体带攻角飞行时的气动力特性。

关键词：支杆-钝头体 "军刺"挡板带攻角飞行三维数值模拟

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气相规则胞格爆轰时间/空间关联模型研究

气相规则胞格爆轰时间/空间关联模型研究

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中国力学大会-2015

作者：韩桂来姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室

针对胞格爆轰的时间脉冲波动和空间多维结构特点,采用数值模拟对典型的爆轰波传播、演化过程开展研究,探索胞格爆轰波时间/空间行为之间的关联特性,并提取关键参数,形成了简单数学表达式和模型能够表征关于胞格爆轰波阵面、三波点的时间...

针对胞格爆轰的时间脉冲波动和空间多维结构特点,采用数值模拟对典型的爆轰波传播、演化过程开展研究,探索胞格爆轰波时间/空间行为之间的关联特性,并提取关键参数,形成了简单数学表达式和模型能够表征关于胞格爆轰波阵面、三波点的时间/空间关系,进一步支撑和完善气相规则胞格爆轰波起爆与传播统一框架理论。

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支杆-钝头体结构在脉冲爆炸作用下的减阻机理研究

支杆-钝头体结构在脉冲爆炸作用下的减阻机理研究

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中国力学大会-2015

作者：韩桂来姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室

假设通过含能易爆物质,在支杆头部附近形成一定强度的脉冲爆炸。爆炸波向下游的非定常传播和演化过程势必影响锥激波、回流区、再附激波等多种定常的流场结构,并干扰它们之间的相互作用达到进一步减阻和防热的目的。与集中能量释放相比...

假设通过含能易爆物质,在支杆头部附近形成一定强度的脉冲爆炸。爆炸波向下游的非定常传播和演化过程势必影响锥激波、回流区、再附激波等多种定常的流场结构,并干扰它们之间的相互作用达到进一步减阻和防热的目的。与集中能量释放相比,脉冲爆炸方式只是通过爆炸波的非定常演化过程影响流场结构及其作用形式,无需改变来流状态和性质,并不需要过高的能量形式,采用一般的爆炸过程即可进

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