进口压力扰动对氢气燃料旋转爆轰特性的影响

研究背景与问题

随着全球能源结构的转型，氢能作为一种清洁能源，其应用前景日益受到关注。氢气燃料的旋转爆轰波（rotating detonation wave, RDW）作为一种高效的燃烧方式，在氢能利用中具有重要作用。然而，在实际应用中，进口压力扰动可能会对RDW的传播特性产生显著影响，进而影响氢能的利用效率。因此，研究进口压力扰动对RDW传播特性的影响，对于优化氢能燃烧过程具有重要意义。

研究方法

本研究基于OpenFOAM平台，采用二维欧拉方程对旋转爆轰波进行数值模拟。通过在进口处施加高频小幅（5 kHz/0.1 MPa）的压力扰动，模拟不同当量比条件下的旋转爆轰特性。模拟过程中，采用动态网格技术以适应RDW的传播和形状变化，并通过高分辨率数值格式保证计算精度。

核心结果

研究发现，进口压力扰动对RDW的传播速度、波前形状和压力波动特性均有显著影响。具体而言，当进口压力扰动频率较高时，RDW的传播速度和压力波动幅度均有所增加；而当扰动幅度较大时，RDW的波前形状发生明显变化，甚至可能出现不稳定现象。此外，研究发现，在不同当量比条件下，进口压力扰动对RDW特性的影响存在差异，其中当量比较小时，扰动对RDW的影响更为明显。

结论与意义

本研究揭示了进口压力扰动对氢气燃料旋转爆轰波传播特性的影响规律，为优化氢能燃烧过程提供了理论依据。研究结果表明，通过合理控制进口压力扰动，可以有效调节RDW的传播速度和波前形状，从而提高氢能的利用效率。此外，本研究结果对于理解和预测实际氢能燃烧过程中的不稳定现象也具有重要意义。因此，本研究对于推动氢能技术的发展和应用具有重要的理论价值和实际意义。

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