力学所在爆轰波研究方面取得新进展
爆轰波是自然界中存在的一种超声速燃烧现象，爆轰波研究无论对于基础燃烧科学还是对于爆轰发动机工程应用都具有重要意义。然而，自1883年爆轰波被发现以来，历经一个多世纪的研究，其传播机理仍然是一个未解之谜，依然是国内外研究热点。
爆轰波的非定常传播过程是一个多物理场耦合问题，包含了激波、稀疏波、化学反应放热、化学反应动力学、以及内能和动能的相互转换。实验研究和数值模拟研究所测量得到的压力、温度、密度、速度等传统热力学参数，都是这些物理场相互作用的最终结果，无法区分每个物理场的具体作用，也就无法给出准确的物理机理解释。
为了解决上述难题，力学所首次提出矢通量分析方法，该方法的核心思想是，在数值模拟研究中，将每个时间步长内的每个空间方向上的不同物理场的矢通量提取出来，这样就可以定量地获得每个物理场对爆轰波传播所做出的具体贡献。利用矢通量分析法成功揭示了一维爆轰波不稳定机理、爆燃波的传播机理、爆燃波到爆轰波转变过程、二维规则胞格爆轰波与一维不稳定性爆轰波的定量关联和斜爆轰波的传播机理。
研究表明，对于一维不稳定性爆轰波，爆轰波面上的激波和化学反应放热的矢通量形状为“Λ形”，而稀疏波的矢通量形状为“负Λ形”，爆轰波的驱动能力取决于三者的代数和。在爆轰波的非定常传播过程中，矢通量的大小会发生量级变化，这三个矢通量的不同相位组合，是CJ爆轰波、弱不稳定爆轰波、周期性爆轰波、振荡爆轰波和过驱爆轰波等不同传播模态的物理机理。斜爆轰波面上只能存在上行横波或者下行横波，二者不会同时存在。在低活化能下，表现为下行横波，因为下行横波顺流而下，会诱导产生稀疏波，将一部分内能转化成动能，降低了横波的温度。在高活化能下，表现为上行横波，因为上行横波逆流而上，对自由来流起到一定的滞止作用，将自由来流的一部分动能转化为内能，提高了横波的温度，保证上行横波在高活化能下能够自维持传播。
相关研究成果发表在以下期刊：
图：一维爆轰波不稳定性机理
图：斜爆轰波的压力云图（左）和矢通量云图（右）
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