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好书推荐|《气体爆轰物理及其统一框架理论》

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爆轰物理是研究爆炸过程中物质快速化学反应和能量释放的一门学科,它涉及到高温、高压下的气体动力学、热力学以及化学动力学等多个领域。在爆轰物理中,气体的爆轰现象尤为重要,因为许多实际的爆炸过程都涉及到气体或蒸汽的爆轰。

气体爆轰是指在一定条件下,气体混合物中的化学反应以极高的速度自发进行,形成高速传播的冲击波,并伴随着大量的热量释放和强烈的光辐射。气体爆轰的主要特点是其反应速度极快,通常在微秒甚至纳秒级别,而且产生的冲击波速度可以达到数千米每秒。

气体爆轰的理论框架主要包括以下几个方面:

1. 爆轰波理论:爆轰波是指爆轰过程中形成的高速传播的冲击波。爆轰波理论主要研究爆轰波的结构、传播速度以及与周围介质的相互作用。根据爆轰波的传播速度,可以将爆轰分为稳定爆轰和不稳定爆轰。稳定爆轰是指爆轰波速度恒定,而不稳定爆轰则是指爆轰波速度随时间变化。

2. 爆轰燃烧理论:爆轰燃烧理论主要研究爆轰过程中化学反应的机理和速率。在气体爆轰中,化学反应速率非常快,通常采用Arrhenius公式来描述化学反应速率与温度的关系。此外,爆轰燃烧理论还涉及到化学反应的链式反应机制,即一个反应引发一系列连续的反应。

3. 爆轰流体动力学:爆轰流体动力学主要研究爆轰过程中气体的流动特性和压力分布。在爆轰过程中,气体的压力和密度会发生剧烈变化,形成复杂的流场结构。通过流体动力学方程,可以对爆轰过程中的气体流动进行数值模拟,从而更好地理解爆轰现象。

4. 爆轰热力学:爆轰热力学主要研究爆轰过程中的能量转换和传递。在气体爆轰中,化学反应释放出大量的热量,这些热量会转化为气体的内能和动能。通过热力学第一定律和第二定律,可以分析爆轰过程中的能量守恒和熵增。

5. 爆轰稳定性理论:爆轰稳定性理论主要研究爆轰波的稳定性问题。在实际的爆炸过程中,爆轰波可能会受到各种扰动,如初始条件、边界条件等。爆轰稳定性理论研究爆轰波在扰动下的行为,以及如何控制爆轰波的稳定性。

6. 爆轰实验技术:爆轰实验技术是研究爆轰物理的重要手段。通过实验观测和测量,可以获得爆轰过程中的关键参数,如爆轰速度、压力、温度等。常用的爆轰实验技术包括高速摄影、压力传感器、光谱分析等。


     

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作者简介

     


 


姜宗林


姜宗林,博导,中国科学院力学研究所研究员,中科院“百人计划”,国际激波学会副理事长,国家重大科研仪器研制项目“爆轰驱动超高速高焓激波风洞”项目负责人。一直从事气体动力学领域的研究工作,在气体爆轰起爆和传播统一框架理论、爆轰驱动高焓激波风洞理论和技术体系、驻定斜爆轰冲压发动机的理论与核心技术等方面都取得重要进展。获国家技术发明二等奖、美国航空航天学会(AIAA)地面试验奖、中国科学院杰出科技成就奖、中国力学科技进步一等奖。近年来在国内外顶级期刊发表学术论文100余篇。



来源:STEM与计算机方法
燃烧化学航空航天理论自动驾驶爆炸数字孪生控制试验人工智能
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首次发布时间:2024-06-13
最近编辑:5月前
江野
博士 等春风得意,等时间嘉许。
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