临界爆轰的稳定条件和螺旋爆轰波

摘要: 本文应用耗散结构热力学理论和微扰的方法,研究临界爆轰波对二维扰动的稳定性问题。在忽略粘性、热传导、浓度扩散、外力和交叉效应的情况下,作出了扰动在爆轰波结构内传播的稳定性判据。对Arrhenius反应率,当化学反应活化能E大于某一临界值E_c之后,对反应率随温度增加而增加的放热反应,临界爆轰波对二维扰动是不稳定的,扰动的振幅在反应燃烧区内随时间的增加而增长,直至扰动最后离开爆轰波结构进入波后产物区。当考虑了粘性的影响之后,扰动振幅的增长和衰减依赖于扰动本身的频率,在反应放热量超过某临界值后,频率愈小亦即扰动波长愈长的扰动振幅,随时间增长愈快,以致最长波长的扰动增长掩盖了其它波长的扰动,或者只有最长波长的扰动振幅维持不变,其它波长的扰动振幅都逐渐衰减,最后形成有规则的螺旋爆轰波。所得结果当忽略化学反应以及粘性对扰动传播相速度的微小影响之后,结论与N.Monson和J.A.Fay等所作的声波理论结果相一致,比较成功地解释了螺旋爆轰的一些实验现象。

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