Двойной одноголовый спиновый режим детонации в узком прямоугольном канале


Просмотр статьи
PDF, 2,0 МБ

Twin single-headed spin regime of detonation in a narrow rectangular сhannel

Numerical simulation of detonation wave propagation in a narrow rectangular channel is per-
formed. The processes of instability development of a plane detonation wave, and formation of
a non-stationary multi-front structure are investigated. An unusual regime of detonation wave
propagation with two single-headed spins rotating in opposite directions has been discovered.
It is shown that this mode is unstable: it can exist only for a certain period of time, while the
spins rotate synchronously. Its characteristics are investigated, the value of the spins pitch is
estimated, and a comparison with the predictions of acoustic theory is made.

instability of a plane detonation wave, non-stationary multi-front structure, detona- tion spin, 3D numerical simulation, parallel simulations

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.1.1204

Семен Петрович Борисов, Алексей Николаевич Кудрявцев

Том 27, выпуск 1, 2026 год



Численно моделируется распространение детонационной волны в узком прямоугольном
канале. Исследуются процессы развития неустойчивости плоской детонационной волны
и формирования нестационарной многофронтовой структуры. Обнаружен необычный
режим распространения детонационной волны с двумя одноголовыми спинами, враща-
ющимися в противоположных направлениях. Показано, что этот режим неустойчив: он
может существовать лишь в течение некоторого времени, пока спины вращаются син-
хронно. Исследуются его характеристики, оценивается величина шага спинов, выполне-
но сравнение с предсказаниями акустической теории.

неустойчивость плоской детонационной волны, нестационарная мно- гофронтовая структура, детонационный спин, трёхмерное численное моделирование, параллельные вычисления

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.1.1204

Семен Петрович Борисов, Алексей Николаевич Кудрявцев

Том 27, выпуск 1, 2026 год



Визуализация неустойчивого режима распространения детонационной волны с двумя одноголовыми спинами при помощи серии поперечных срезов поля максимального давления в прямоугольном канале

Просмотр
967,3 КБ

Визуализация финального устойчивого режим распространения детонационной волны без спинов при помощи серии поперечных срезов поля максимального давления в прямоугольном канале

Просмотр
853,7 КБ


1. Ульяницкий В.Ю. Экспериментальное исследование объемной структуры спиновой детонации // Физика горения и взрыва. 1980. Т. 16, № 1. С. 105111.
2. Ульяницкий В.Ю. Исследование галопирующего режима газовой детонации // Физика горения и взрыва. 1981. Т. 17, № 1. С. 118124.
3. Vasiliev A.A. The limits of stationary propagation of gaseous detonation // Dynamic Structure of Detonation in Gaseous and Dispersed Media. Fluid Mechanics and Its Applications. V. 5. A.A. Borissov (eds). Dordrecht et al.: Kluwer. 1991. P. 27–49. https://doi.org/10.1007/978-94-011-3548-1_2.
4. Hanana M., Lefebvre M.H., van Tiggelen P.J. Pressure profiles in detonation cells with rectangular and diagonal structures // Shock Waves. 2001. V. 11, № 2. P.77–88. https://doi.org/10.1007/PL00004068.
5. Deledicque V., Papalexandris M.V. Computational study of three-dimensional gaseous detonation structures // Combustion and Flame. 2006. V. 144, № 4. P. 821–837. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2005.09.009.
6. Dou H.S., Tsai H.M., Khoo B.C., Qiu J. Simulations of detonation wave propagation in rectangular ducts using a three-dimensional WENO scheme // Combustion and Flame 2008. Vol. 154. p. 644–659. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2008.06.013.
7. Wang C., Shu C.W., Han W., Ning J. High resolution WENO simulation of 3D detonation waves // Combustion and Flame 2013. V. 160, № 2. P. 447–462. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2012.10.002.
8. Borisov S.P., Kudryavtsev A.N. Investigation of cellular detonation structure formation via linear stability theory and 2D and 3D numerical simulations // AIP Conf. Proc. 2017. V. 1893, 030042. https://doi.org/10.1063/1.5007500.
9. Stewart D.S., Kasimov A.R. State of detonation stability theory and its application to propulsion // J. Propul. Power. 2006. V. 22, № 6. P. 1230–1244. https://doi.org/10.2514/1.21586.
10. Kabanov D.I., Kasimov A.R. Linear stability analysis of detonations via numerical computation and dynamic mode decomposition // Phys. Fluids. 2018. V. 30, 036103. https://doi.org/10.1063/1.5020558.
11. Кудрявцев А.Н., Борисов С.П. Устойчивость детонационных волн распространяющихся в плоских и прямоугольных каналах // Физика горения и взрыва. 2020. Т. 56, № 1. С. 105–113. https://doi.org/10.15372/FGV20200111.
12. Campbell C., Woodhead D.W. The ignition of gases by an explosion wave. Part I. Carbon monoxide and hydrogen mixtures // Journal of the Chemical Society (Resumed) 1926. V. 129. P. 3010–3021. https://doi.org/10.1039/JR92629030.
13. Bone W.A., Fraser R.P., Wheeler W.H. A photographic investigation of flame movements in gaseous explosions. Part VIII. The phenomenon of spin in detonation // Philos. Trans. R. Soc. London A. 1935. V. 235. P. 29–68. https://doi.org/10.1098/rsta.1935.0015.
14. Tsuboi N., Eto K., Hayashi A.K. Three-dimensional numerical simulation of H2/air detonation in a circular tube : structure of spinning mode // 20th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems. 2005. №. 71. https://doi.org/10.1016/S1540-7489(02)80339-X.
15. Tsuboi N., Eto K., Hayashi A.K. Detailed structure of spinning detonation in a circular tube // Combustion and Flame. 2007. V. 149. P. 144-161. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2006.12.004.
16. Борисов С.П., Кудрявцев А.Н. Борисов С.П. Численное моделирование формирования режима спиновой детонации в квадратном канале // Физика горения и взрыва. 2025. Т. 61, №. 4. С. 66–78. https://doi.org/10.15372/FGV2024.9460.
17. Jiang G.-S., Shu C.-W. Efficient implementation of weighted ENO schemes // Journal of Computational Physics. 1996. V. 126. P. 202–228.
18. Borisov S.P., Kudryavtsev A.N. Linear and nonlinear effects in detonation wave structure formation // J. Phys. Conf. Series 722(1) 2016. 012022. https://doi.org/10.1088/1742-6596/722/1/012022.
19. Lee H. I., Stewart. D. S., Calculation of linear detonation instability: One-dimensional instability of plane detonation // J. Fluid Mech. 1990 V. 212. P. 103–132.
20. Lee J.H.S. The Detonation Phenomenon. Cambridge University Press, 2008.
21. Войцеховский, Б.В., Митрофанов Б.В., Топчиян М.Е. Структура фронта детонации в газах. Изд-во СО АН СССР, 1963.
22. Fay J.A. A mechanical theory of spinning detonation // Journal of Chemical Physics. 1952. V. 20. P. 942–950.
23. Chu B.-T. Vibration of the gaseous column behind a strong detonation wave // Proc. of Gas Dynamics Symp. on Aerothermochemistry (Evanston, IL, USA, 25August 22–24, 1955). 1956. Ed. by D.K. Fleming. Northwestern Univ., Evanston. USA.