Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Поиск по журналу

Физика горения и взрыва

1999 год, номер 3

1.
Огненный шар при горении выбросов углеводородного топлива. I. Структура и динамика подъема.

Г. М. Махвиладзе, Дж. П. Робертс, С. Е. Якуш*
University of Central Lancashire, Preston PR1 2HE, UK
*Институт проблем механики РАН, 117526 Москва

Аннотация >>
Проведено численное моделирование образования, горения и теплового воздействия огненного шара, возникающего при зажигании облака углеводородного топлива вблизи поверхности земли. Осесимметричное нестационарное течение описывается системой осредненных по Фавру уравнений сохранения с привлечением ()-модели турбулентности, модели турбулентного горения и глобально-кинетической схемы образования и выгорания частиц сажи. Оптические свойства смеси продуктов горения и сажи учитываются с помощью модели взвешенной суммы серых газов. Для расчета радиационного поля использована комбинация приближения объемного высвечивания и диффузионного приближения. Проведены расчеты огненных шаров, образующихся при вертикальных выбросах газообразного пропана массой от 1 г до 103 кг при зажигании вблизи точки выброса. Подробно проанализирована внутренняя структура огненного шара на различных этапах его эволюции. Представлена динамика подъема огненного шара при скоростях выброса, соответствующих изменению числа Фруда (определенного как квадрат отношения линейной скорости истечения к характерной скорости, обусловленной силами плавучести) в диапазоне 5250. Получены зависимости от времени температуры, концентраций и скорости реакции в огненном шаре. Показано, что для данных диапазонов масс топлива и скоростей выброса при использовании введенных безразмерных параметров можно осуществлять масштабирование результатов и единым образом использовать полученные в работе расчетные зависимости.


2.
Равновесное и кинетическое моделирование пиролиза и окисления углеводородов при высоких давлениях.

Н. А. Дворников
Институт теплофизики СО РАН, 630090 Новосибирск

Аннотация >>
Проведено численное моделирование пиролиза и неполного окисления углеводородов с наличием воды при высоких давлениях. Результаты расчетов показывают, что влияние неидеальности газа на состав и температуру продуктов реакции может быть значительным. Результаты расчетов по равновесию и по глобальной кинетике лучше согласованы между собой, однако модель с детальной кинетикой лучше соответствует экспериментальным данным.


3.
Изучение структуры ламинарного пламени предварительно перемешанной смеси H2/O2/Ar при низком давлении.

О. П. Коробейничев, В. М. Шварцберг, С. Б. Ильин, А. А. Чернов, Т. А. Большова
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск

Аннотация >>
Проведено исследование химической структуры водородно - кислородного пламени стехиометрического состава, стабилизированного на плоской горелке при давлении 47 Торр, методом молекулярно - пучковой масс - спектрометрии и компьютерного моделирования. Измерены концентрационные профили стабильных компонентов пламени Н2, O2 и Н2О, а также атомов и радикалов Н, О и ОН. Концентрационные профили, рассчитанные с использованием двух различных кинетических механизмов, с приемлемой точностью согласуются с данными эксперимента. Также было показано, что при использовании пробоотборников с тонкими стенками при вершине ( 0,1 мм) нет необходимости проводить расчеты по заданному температурному профилю, измеренному с помощью термопары, находящейся вблизи отверстия пробоотборника, как это рекомендует ряд авторов.


4.
Особенности горения керосина в сверхзвуковом потоке.

П. К. Третьяков, К. Бруно*
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск
*Римский университет, Рим, Италия

Аннотация >>
Анализируются экспериментальные исследования по организации горения керосина в высокоэнтальпийном сверхзвуковом потоке воздуха. Применение промотирующих присадок, а также улучшение процессов распыла, испарения и смешения не всегда способствуют эффективному развитию горения. Показано, что существенное влияние на параметры воспламенения оказывает наличие процесса конверсии. Интенсивность выгорания может быть обеспечена добавлением водорода, при этом существенное значение имеет относительное расположение топливных инжекторов. Отмечается основополагающая роль волновых структур на протяженность зоны горения в канале. Приведено сравнение интегральных характеристик горения водорода и керосина.


5.
Активное управление устойчивостью горения электрическим разрядом.

В. В. Афанасьев
Чувашский государственный университет, 428015 Чебоксары

Аннотация >>
Предложен новый способ управления неустойчивым режимом горения в камерах сгорания за счет организации в зоне горения диффузного электрического разряда от специального источника питания с импедансом, изменяющимся в зависимости от задачи управления. Определены максимальные значения токов шнурования в зоне горения пропановоздушных смесей в зависимости от их состава. Экспериментально показано, что в случае наложения на зону горения стабилизированного по току разряда происходит автоматическое подавление неустойчивого режима горения на всех гармониках одновременно за счет внутренней отрицательной обратной связи. В случае воздействия стабилизированного по напряжению разряда наблюдается обратный эффект – возбуждение и усиление неустойчивого режима горения.


6.
Кинетика и механизм термораспада октогена с добавками купферонатов металлов.

Р. С. Степанов, Л. А. Круглякова, К. В. Пехотин
Сибирский государственный технологический университет, 660049 Красноярск

Аннотация >>
Установлены кинетические закономерности термического распада октогена с добавкой купферонатов металлов, в которых важную роль играет реакция нуклеофильного отрыва протона в октогене фенилазотокисным анион - радикалом. Логарифмы констант скоростей распада октогена коррелиуют с отношением заряда катиона металла в купферонате к его радиусу, что свидетельствует о разной реакционной способности анион - радикала, обусловленной поляризующим действием катиона.


7.
Влияние катализаторов на горение слоевой системы.

В. А. Струнин, А. П. Дьяков, Л. И. Николаева, Г. Б. Манелис
Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка

Аннотация >>
Экспериментально исследована модельная слоевая система “химическая дуга”, состоящая из твердых компонентов, между торцевыми поверхностями которых происходит стационарное горение. Измерены скорости сгорания компонентов в системах перхлорат аммония (ПХА) – полиэфир, ПХА – полиэтилен, ПХА – бутилкаучук с каталитическими добавками (диэтилферроцен, эпоксиэтилферроцен, оксид железа) в зависимости от расстояния между компонентами. Показано существование максимума массовой скорости горения, обусловленное переходом от низкоскоростного (кинетического) к высокоскоростному режиму реагирования. Полученные данные качественно согласуются с теорией. Проведен анализ механизма влияния катализаторов на характеристики горения.


8.
Особенности формирования продуктов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в магнитном поле

А. И. Кирдяшкин, Ю. М. Максимов, В. Д. Китлер, О. К. Лепакова, В. В. Буркин*, С. В. Синяев*
Томский филиал Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 634050 Томск
*НИИ прикладной математики и механики, 634050 Томск

Аннотация >>
Исследуется горение уплотненных смесей Ni + 16 % Al, Ni + 50 % Al, Co + 30 % S, Ti + 58 % FeB, Ti + 20 % C, FeO + 10 % Fe + 18 % Al в постоянном магнитном поле. Показано отсутствие влияния магнитного поля на скорость горения исследуемых систем. Обнаружено увеличение глубины превращения и укрупнение геометрических размеров фазовых составляющих конечного продукта реакции под действием поля в системах, содержащих ферромагнитный металл. Изменения продукта реакции связаны с дополнительным массопереносом за волной самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.


9.
Влияние периодических возмущений на процессы термохимического разрушения некоторых композиционных материалов.

А. Н. Голованов
Томский государственный университет, 634050 Томск

Аннотация >>
Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о восприимчивости процесса термохимического разрушения композиционных материалов к малым периодическим возмущениям внешнего потока и вибрациям стенки. Получены устойчивые, неустойчивые и автоколебательные режимы горения материалов, найдены предельные условия для концентрации связующего и интенсивности колебаний, когда появляется возможность снижать тепловые нагрузки к стенке и управлять процессом тепло- и массообмена. Построены границы моностационарности и устойчивости, проведено сравнение с теорией.


10.
Влияние объемного содержания частиц на параметры газовзвеси за скачками уплотнения.

А. Г. Кутушев, А. В. Татосов
Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики СО РАН, 625000 Тюмень

Аннотация >>
Приведены результаты теоретического анализа равновесного состояния смеси газа с твердыми несжимаемыми инертными частицами за косыми скачками уплотнения с учетом конечности объема, занимаемого дисперсной фазой. Получены зависимости для предельных (максимальных) углов отклонения потока равновесной смеси за сильными и слабыми косыми скачками уплотнения. Исследовано влияние объемного содержания частиц в смеси на степень предельного досжатия газа при отражении плоской ударной волны от жесткой стенки.


11.
Численное моделирование ударно - волнового инициирования гетерогенной детонации аэровзвеси частиц алюминия.

А. В. Федоров, Т. А. Хмель
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск

Аннотация >>
На основе численного моделирования течений реагирующей двухфазной среды в двухскоростном двухтемпературном приближении исследуются процессы ударно - волнового инициирования детонации в аэровзвеси частиц алюминия в кислороде. Получены условия на параметры в камере высокого давления, при которых возможно развитие детонации после разрушения диафрагмы. Установлены два сценария инициирования в зависимости от локализации очага воспламенения. Показано, что в результате инициирования происходит выход на самоподдерживающийся режим детонации (Чепмена – Жуге либо недосжатый в зависимости от параметров релаксации). Получены оценки необходимой энергии инициирования и сформулирован критерий инициирования. Показана возможность инициирования детонации при отражении недостаточно сильных ударных волн от жесткой стенки.


12.
Пределы низкоскоростной детонации газовых смесей.

В. И. Манжалей
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск

Аннотация >>
Выполнено экспериментальное исследование низкоскоростных режимов детонации в смесях ацетилена с кислородом. Получены данные по кинематике детонационных волн и границам областей существования высокоскоростной, галопирующей и низкоскоростной детонации. Показано, что в бедных смесях нижний предел по давлению для детонационных режимов в узких каналах на порядок ниже значений, принимавшихся ранее на основе утверждения, что предельной всегда является спиновая детонация. Приведены расчеты основных характеристик структуры низкоскоростной детонации. Показано, что граница между низкоскоростным и галопирующим режимами детонации почти точно соответствует равенству времени индукции в частице и времени ее движения от ударной волны до пламени. Обнаружены почти гармонические колебания пламени, период которых связан с продольным размером низкоскоростной детонационной волны.


13.
Критический диаметр и пульсации детонации растворов динитротолуола в нитрогликоле.

Г. Д. Козак, В. М. Райкова, Н. В. Ращупкина
Российский химико - технологический университет им. Д. И. Менделеева, 125047 Москва

Аннотация >>
Проведены измерения критического диаметра детонации нитрогликоля и растворов динитротолуола в нитрогликоле в бумажной оболочке. Определена частота пульсаций при детонации. Результаты экспериментов в стеклянной и бумажной оболочках одинаковы. Частота пульсаций не зависит от концентрации раствора и составляет 7 МГц. Проведено сравнение детонационных параметров изученных растворов с параметрами систем, детонирующих в низкочастотном (2 МГц)


14.
Численное моделирование закономерностей механического инициирования жидких взрывчатых систем.

А. В. Дубовик
Институт химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, 117977 Москва

Аннотация >>
Численно исследована зависимость минимальной энергии инициирования от толщины слоя вязкой взрывчатой жидкости, помещенной в узкий зазор между плоскопараллельными поверхностями ударника и наковальни. Постановка задачи моделирует условия реальных испытаний взрывчатых материалов на чувствительность к удару. Показано, что при заданной силе удара существует слой жидкости с “мягким” типом механического поведения, который наиболее интенсивно отбирает энергию от ударника и нагревается изза вязкой диссипации механической энергии. Он и образует слой критической толщины, характеризующийся абсолютным минимумом энергии инициирования. Наличие в ипытываемых образцах более толстого слоя с “жестким” типом механического поведения объясняет существенно немонотонный ход зависимости.


15.
Особенности инициирования детонации ТАТБ расходящейся ударной волной

Ю. А. Аминов, А. В. Вершинин, В. П. Воронина, Н. С. Еськов, О. В. Костицын, Б. Г. Лобойко, Г. Н. Рыкованов, М. А. Стриженок
РФЯЦ, ВНИИ технической физики, 456770 Снежинск

Аннотация >>
Рассматривается развитие детонации низкочувствительного взрывчатого вещества при инициировании расходящейся ударной волной через инертную преграду. Экспериментально и расчетно показано, что в случае, когда начинают влиять свойства веществ и геометрические факторы, первичный очаг разложения исследуемого взрывчатого вещества, находящегося в условиях, близких к критическим по возбуждению детонации, располагается в периферийной зоне вблизи преграды и имеет осесимметричную кольцеобразную форму.


16.
Детонация аммиачной селитры и динамонов с инертными добавками и без них.

В. Е. Кожевников
Уралхиммаш, 620010 Екатеринбург

Аннотация >>
Экспериментально определены зависимости скорости детонации плоских зарядов толщиной 10÷60 мм из аммиачной селитры и ее смесей с различными жидкими и твердыми горючими с добавлением инертных компонентов при варьировании их содержания и дисперсности. Данные взрывчатые вещества использовали при плакировании сваркой взрывом плоских металлических заготовок площадью до 12 м2 с толщиной плакирующего слоя от 1 до 30 мм и основного слоя от 4 до 120 мм.


17.
Влияние формы малого космического тела на процесс его фрагментации в атмосфере планеты.

А. Г. Иванов, В. А. Рыжанский
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, 607190 Саров

Аннотация >>
Рассмотрен процесс фрагментации малого космического тела в форме прямоугольного параллелепипеда в атмосфере планеты. С помощью разработанной авторами модели взаимодействия тела с атмосферой и его фрагментации проведены расчеты на примере Сихотэ - Алинского метеороида. Их результаты близки к аналогичным для сферического метеороида и удовлетворительно согласуются с фактическими данными. Это позволило констатировать, что влияние формы малого космического тела на процесс его фрагментации в атмосфере планеты несущественно.


18.
Исследование защитных свойств экранов из композита керамика/алюминий при высокоскоростном ударе.

В. В. Сильвестров, А. В. Пластинин, В. В. Пай, И. В. Яковлев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск

Аннотация >>
Рассмотрено защитное действие тонких экранов из металлокомпозитов на основе матрицы из алюминия с дисперсными включениями SiO2 и Аl2O3 при высокоскоростном ударе сферической частицей из стали в схеме одноэкранной защиты. Показано, что экраны из этих материалов обладают худшим защитным действием, чем экраны из гомогенного сплава алюминия.


19.
Особенности высокоскоростного взаимодействия пористого тела с пластиной.

В. М. Титов, Л. А. Мержиевский, С. М. Караханов, С. А. Бордзиловский
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск

Аннотация >>
Проведено экспериментальное исследование взаимодействия сплошных и пористых цилиндров с налетающей пластиной при скорости соударения 3,3÷4,6 км/с. Выявлены качественные различия процессов, связанные с механикой деформирования компактных пористых тел. Установлена двухстадийность процесса сжатия пористых образцов. Полученные данные могут быть привлечены для объяснения особенностей строения ударных кратеров на поверхности планет.


20.
Источник света на основе взрывной ударной трубы со ступенькой плотности ксенона.

А. В. Сиренко. Э. Э. Лин, Э. Н. Пащенко
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, 607190 Саров

Аннотация >>
На основе эффекта кумуляции энергии ударной волны при прохождении ступеньки плотности ксенона во взрывной ударной трубе получен двухпиковый импульс светового излучения мощностью 10 МВт в ультрафиолетовой, синей и зеленой полосах спектра с полушириной 30, 70 и 60 нм соответственно. Максимальная энергия излучения бегущего источника в указанных полосах составляет 3,6, 4,1 и 6,5 кДж соответственно.


21.
Кумулятивные струи в микроканалах взрывчатого вещества.

М. Д. Тарасов, А. И. Толшмяков, В. С. Петушков. В. А. Судовцов, М. Ю. Тараканов
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, 607190 Саров

Аннотация >>
С использованием волоконных световодов диаметром 0,125 мм измерена скорость струи, формируемой в микроканале внутри пластического взрывчатого вещества. Показано, что в заполненных воздухом микроканалах, ось которых перпендикулярна фронту детонации, скорость головы струи может превышать скорость нормальной детонации в два раза.


22.
Ударно - волновое компактирование ультрадисперсных алмазов.

Д. С. Долгушин, В. Ф. Анисичкин, В. Ф. Комаров*
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
*НПО “Алтай”, 659322 Бийск

Аннотация >>
Рассмотрены особенности получения компактов из ультрадисперсных алмазов. Предложены методы предварительной очистки образцов от примесей и способы ударно - волнового компактирования, позволяющие получать компакты, соответствующие по прочности синтетическим алмазам марки АС2.