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

2003 год, номер 1

1.
Турбулентное диффузионное горение в условиях, ограниченной вентиляции: выброс пламени через проем

А. Ю. Снегирев, Г. М. Махвиладзе, В. А. Талалов*, А. В. Шамшин
Centre for Research in Fire and Explosion Studies, University of Central Lancashire, Preston, PR1 2HE, UK
asnegirev1@uclan.ac.uk
*Санкт-Петербургский государственный технический университет, 195251 Санкт-Петербург
Страницы: 3-14

Аннотация >>
Экспериментально и численно исследовано развитие турбулентного диффузионного пламени в помещении с вертикальным проемом. Рассмотрен выброс пламени через проем, наблюдавшийся в условиях ограниченной естественно-конвективной вентиляции. Измерения проведены в лабораторном боксе, предназначенном для имитации пожара в помещении. Определен критический (минимальный) расход горючего, вызывающий выброс пламени, а также время задержки между зажиганием горючего и выбросом пламени с последующим установлением режима внешнего горения. Предложены безразмерные переменные для обработки экспериментальных данных. Для разных размеров проема, расположения горелки и размеров бокса получена обобщающая эмпирическая зависимость безразмерного времени выброса от безразмерного расхода горючего. Полученное значение безразмерного критического расхода горючего согласуется с ранее опубликованными результатами измерений, выполненных для газообразных и конденсированных горючих. Идентифицированы и проанализированы нестационарные стадии развития пламени до выброса и сценарии выброса пламени через проем. Разработана трехмерная численная модель для расчета турбулентного диффузионного горения в помещении с проемом, учитывающая сопряженный радиационно-конвективный теплообмен на твердых поверхностях и теплопроводность материала стен и перекрытий. Наблюдавшиеся в экспериментах стадии развития пламени, его выброс через проем и установление внешнего горения воспроизведены в численных расчетах. Расчетные значения времени выброса пламени удовлетворительно согласуются с результатами измерений и с предложенным эмпирическим соотношением.


2.
Влияние кинетических свойств смеси на макрохарактеристики волн фильтрационного горения газов

С. И. Футько
Институт тепло- и массообмена НАН Беларуси, 220072 Минск, Беларусь
foutko@itmo.by
Страницы: 15-27

Аннотация >>
На основе анализа последних экспериментальных данных с использованием детальной кинетической модели рассмотрено влияние кинетических особенностей ультрабогатых метановоздушных смесей (по сравнению с ультрабедными) на основные характеристики сверхадиабатических волн фильтрационного горения газов. Показано, что ультрабогатым смесям свойственны существенно более низкие концентрации радикалов O, OH и H, что является результатом эффективного ингибирования атомарного водорода, участвующего в реакции разветвления цепей H + O2 = OH + O, метаном в реакции H+CH4 = CH3+H2. Поэтому для богатых составов характерно увеличение зоны предварительного подогрева и заметное уширение области тепловыделения. Снижение генерации основных радикалов в ультрабогатых смесях приводит к росту максимальной температуры каркаса на ≈ 300 ÷ 350 К и к существенному увеличению скорости распространения фронта волны по сравнению с ультрабедными составами.


3.
Качество высокоэнтальпийного потока при электродуговом подогреве воздуха в установке для исследования сверхзвукового горения

В. А. Забайкин
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск,
lab2@itam.nsc.ru
Страницы: 28-36

Аннотация >>
Исследовано качество высокоэнтальпийного потока воздуха применительно к моделированию натурных параметров потока при изучении сверхзвукового горения. Показано, что используемый в экспериментах плазмотрон с газовихревой стабилизацией дуги способен в широком диапазоне давлений и температур обеспечивать уровень удельной эрозии электродов 10-7 ÷ 10-9 кг/Кл и концентрацию окиси азота менее 0,06%, что практически не влияет на структуру течения и основные характеристики процесса воспламенения и горения.


4.
Устойчивость спонтанной вихревой структуры в пламени при колебаниях расхода горючей смеси

В. П. Самсонов
Сургутский государственный университет, 628408 Сургут, samsonov@surgu.wsnet.ru
Страницы: 37-43

Аннотация >>
Исследуется устойчивость спонтанной вихревой структуры, образующейся при горении газа, вдуваемого через круглое отверстие в плоской горизонтальной пластине на ее нижнюю поверхность. Экспериментально и численно изучены нестационарные поля скорости, ротора скорости, температуры и давления в вихревой структуре. Установлено, что в диапазоне чисел Рейнольдса Re ≈ 10 ÷ 75 и Рэлея Ra ≈ 103 ÷ 104 вихревая структура устойчива к одиночным возмущениям скорости, а при наложении акустических колебаний с частотой 100 ÷ 150 Гц она перестраивается. Мелкие ячейки, размеры которых сравнимы с толщиной фронта пламени, разрушаются, а скорость вихревого движения газа в крупных ячейках изменяется с частотой вынуждающих колебаний. Амплитуда колебаний линейной скорости частиц газа в вихре больше амплитуды колебаний скорости газа в сопле горелки. Предполагается, что рост амплитуды колебаний скорости газа в вихре связан с ускорением продуктов горения в поле сил тяжести и их тепловым расширением. Обнаружено запаздывание колебаний скорости газа в вихревой структуре на четверть периода относительно колебаний расхода газа.


5.
Модель воздушной газификации твердого горючего в фильтрационном режиме

Е. А. Салганский, В. П. Фурсов, С. В. Глазов, М. В. Салганская, Г. Б. Манелис
Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка, sea@icp.ac.ru
Страницы: 44-50

Аннотация >>
Предложена двухтемпературная математическая модель стационарного процесса фильтрационного горения, учитывающая конечную длину реактора и зависимость теплоемкостей фаз от температуры и состава. Модель описывает процесс газификации твердого горючего в фильтрационном режиме. Представлены результаты расчетов для реакции газификации смеси углерод — инертный компонент. Определен интервал значений доли горючего компонента, в котором не реализуется ни чисто нормальная, ни чисто инверсная волна (для этого интервала предложен подход переходной волны). Показана конечность температуры горения во всем интервале доли горючего компонента.


6.
Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горенияx

М. А. Корчагин, Т. Ф. Григорьева, Б. Б. Бохонов, М. Р. Шарафутдинов, А. П. Баринова, Н. З. Ляхов
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, 630128 Новосибирск, barinova-ap@mail.ru
Страницы: 51-59

Аннотация >>
На примере составов Ni + 13 мас.% Al и Ni + 45 мас. % Ti проведено изучение причин, приводящих к переходу от взаимодействия реагентов с участием жидкой фазы в обычных порошковых СВС-смесях к твердофазному режиму горения после предварительной активации этих же смесей в энергонапряженной планетарной шаровой мельнице. Определены зависимости скорости и температуры горения от продолжительности и режимов механической активации. Установлено, что реализация твердофазного СВС обусловлена образованием из порошковой смеси «слоистых композитов», в которых идет измельчение реагентов до ультрадисперсных размеров, многократно увеличивается площадь их контакта и создается высокая концентрация неравновесных дефектов. Тепловыделение в активированных образцах происходит в несколько стадий и при более низкой температуре, чем в порошковой смеси.


7.
Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах II. Влияние режимов механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения

М. А. Корчагин, Т. Ф. Григорьева, Б. Б. Бохонов, М. Р. Шарафутдинов, А. П. Баринова, Н. З. Ляхов
Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, 630128 Новосибирск, barinova-ap@mail.ru
Страницы: 60-68

Аннотация >>
Исследовано влияние режимов механической активации в планетарной шаровой мельнице составов Ni + 13 мас. % Al и Ni + 45 мас. % Ti на основные параметры СВС-процессов и состав продуктов горения. По результатам экспериментов при повышенных начальных температурах сделан вывод о том, что в результате обратной закалки созданные с помощью механической активации дефекты не успевают отжигаться в зоне прогрева и сохраняются в образце до начала химического взаимодействия в ведущей зоне волны СВС. Проведено in situ исследование процесса отжига активированных образцов в просвечивающем электронном микроскопе и на дифрактометре синхротронного излучения. С помощью калориметрических исследований оценена энергия, запасенная в образцах в результате механической активации.


8.
Квазигомогенный и псевдоспиновый режимы горения циркониевых проволок в воздухе

С. Г. Вадченко
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН,
142432 Черноголовка vadchenko@mail.ru
Страницы: 69-73

Аннотация >>
Предложена новая экспериментальная методика исследования механизма перехода от квазигомогенного горения к гетерогенному — горение пружины с изменяющимся шагом. В зависимости от шага пружины, скрученной из циркониевой проволоки, способной самостоятельно гореть в воздухе, возможны два режима горения. Квазигомогенный (послойный) режим горения реализуется при малом шаге витков пружины, при увеличении шага пружины горение переходит в гетерогенный (псевдоспиновый режим горения). Исследованы условия осуществления различных режимов горения в зависимости от диаметра и шага пружины.


9.
Уменьшение тепловых потерь при горении порошковых систем Cu(Ni)–Al за счет их микроструктурной трансформации

В. Д. Зозуля
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432 Черноголовка
Страницы: 74-78

Аннотация >>
Выполнен анализ опубликованных исследований структурно-фазовых изменений в порошковых металлических системах Сu–Al, Ni–Al в процессе горения ( in situ). Выявлены теплозащитные функции различных структурных образований вокруг реакционных ячеек в зонах волны горения. Развиты представления о механизме обеспечения условий горения, близких к адиабатическим. Представлена микроструктурная модель механизма обеспечения условий горения, близких к адиабатическим, дано обоснование правомочности модели.


10.
Связь между откликами скорости горения пороха на гармонически меняющиеся давление и радиационный тепловой поток

Б. В. Новожилов, М. Коно*, Т. Морита**
Институт химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, 117977 Москва, novozh@orc.ru
*Институт космоса и астронавтики, Сагамихара, Япония
**Токайский университет, Хиратсука, Япония
Страницы: 79-86

Аннотация >>
В линейном приближении теории Зельдовича — Новожилова найдена аналитическая связь между функцией отклика на гармонически меняющееся давление, определенной при некоторой начальной температуре, и функцией отклика на осциллирующий радиационный тепловой поток, найденной при том же давлении, но другой, меньшей, начальной температуре. Разность начальных температур удовлетворяет условию равенства стационарных скоростей горения в отсутствие и при наличии радиационного потока и прямо пропорциональна ему.


11.
Полуэмпирический метод оценки перехода волны горения через поверхность контакта в составном заряде

В. Т. Кузнецов
НИИ прикладной математики и механики при Томском государственном университете
634050 Томск, ichan@niipmm.tsu.ru
Страницы: 87-91

Аннотация >>
Путем сопоставления экспериментальных результатов по устойчивому зажиганию и горению исходных образцов, составляющих огневую цепь пиротехнического заряда, определены критические условия перехода волны горения через поверхность контакта соседних прессовок составного заряда. Методика опробована на 20 зарядах, представляющих собой различные варианты пяти прессовок из пироксилина, дымного ружейного пороха и трех видов пиротехнических смесей. Определены минимальные размеры выступа на поверхности контакта, наличие которого способствует распространению волны горения по всему заряду.


12.
Экспериментальное исследование и численное моделирование расширяющейся многофронтовой детонационной волны

А. А. Васильев, А. В. Троцюк*
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, gasdet@hydro.nsc.ru
*Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск, trotsyuk@itam.nsc.ru
Страницы: 92-103

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментальных исследований расширяющейся многофронтовой детонационной волны, в которых обнаружены две стадии спонтанного образования новых возмущений и поперечных волн на расширяющемся фронте детонационной волны. Обсуждены основные механизмы реинициирования детонационных волн. Проведено двумерное численное моделирование динамики многофронтовой детонационной волны в линейно расширяющемся канале. Эффект спонтанного образования новых возмущений и новых поперечных волн подтвержден расчетами, причем основным механизмом размножения поперечных волн является неустойчивость участков фронта детонационной волны при их выходе из пересжатого состояния и ослаблении при своем расширении.


13.
Возбуждение детонации при взаимодействии пламени с волной разрежения

В. А. Субботин
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск,
subbot@hydro.nsc.ru
Страницы: 104-115

Аннотация >>
С использованием шлирен-киносъемки в пропанокислородной смеси исследован процесс перехода волны горения в резко расширяющуюся часть плоского канала, в которой сформировалась квазистационарная сверхзвуковая недорасширенная струя несгоревшего газа. Зарегистрированы два режима возбуждения взрыва: сильный и слабый. В первом случае в момент входа фронта пламени в расширение происходит практически мгновенное зарождение детонационной волны, скорость которой вначале приблизительно в 1,5 раза превышает скорость детонации Чепмена — Жуге (DCJ), а в дальнейшем снижается до значения, соответствующего самоподдерживающейся детонации. Во втором случае скорость фронта постепенно возрастает от ≈ 0,4 DCJ до ≈ 1,0 DCJ. Установлено, что стартовый импульс, инициирующий процесс трансформации турбулентного режима горения во взрывные и детонационные, создается при взаимодействии фронта пламени с волнами разрежения, являющимися элементами структуры начального участка струи.


14.
Расчет термодинамических параметров ударно-сжатого нитрометана

Б. Н. Кондриков
РХТУ им. Д. И. Менделеева, 125047 Москва, bkondr@rctu.ru
Страницы: 116-122

Аннотация >>
Предложен метод расчета термодинамических параметров органического вещества, сжатого ударной волной в области, для которой невозможно независимое построение изоэнтроп из-за отсутствия соответствующих исходных значений энтропии. Метод основан на том, что в пространстве, где на известном массиве исходных термодинамических величин с помощью ударно-волновых экспериментов без разрывов и изломов определены зависимости скорости волны, давления и внутренней энергии от массовой скорости в каждой точке пространства, возможно однозначное вычисление всех термодинамических параметров состояния без введения дополнительной информации. Параметр Грюнайзена и скорость звука находятся дифференцированием семейства ударных адиабат, полученных при разной начальной температуре, теплоемкость, температура и энтропия — интегрированием вдоль ударной адиабаты в координатах «массовая скорость — температура», причем массовая скорость рассматривается как независимая переменная, такая же, как классические параметры состояния (давление, температура, удельный объем и др.). Метод применен для термодинамического описания ударно-сжатого нитрометана.


15.
Исследование теплопроводности взрывных компактов медь — молибден

В. И. Мали, А. Н. Калинин*, С. А. Сергеев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
*Сибирский государственный НИИ метрологии, 630004 Новосибирск, kalinin@sniim.siberia.net
Страницы: 123-127

Аннотация >>
Впервые экспериментально определена теплопроводность взрывных компактов, полученных из смеси порошков меди и молибдена. Измерения проведены с помощью кoмпаратора-измерителя теплопроводности КТ-6, разработанного в Сибирском государственном НИИ метрологии. Показано, что теплопроводность взрывных компактов зависит от содержания компонентов исходной смеси порошков и значительно возрастает после трехчасовой выдержки в вакуумной печи при температуре 900°С. Разработан способ получения взрывным компактированием цилиндрических образцов диаметром 30 мм с однородными свойствами без особенности в центральной зоне.


16.
Локализация деформации в монокристаллах меди при взрывном коллапсе

М. П. Бондарь
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск, bond@hydro.hsc.ru
Страницы: 128-131

Аннотация >>
Установлено, что в условиях высокоскоростного осесимметричного нагружения монокристаллов методом взрывного коллапса полого толстостенного цилиндра в процесс деформирования включаются все активные плотноупакованные системы скольжения. Пространственное положение макроскопических очагов локализации деформации определяется кристаллографией действующих систем в монокристаллических образцах. Установленное соответствие наблюдаемых полос сдвига в микроструктуре монокристалла меди активным системам скольжения {111} (110)ГЦК-кристаллов и симметрия в их расположении свидетельствуют о том, что процессы деформирования при скоростях деформации ≈ 5 · 104 с-1 происходят в соответствии с кристаллической природой материала.


17.
Изучение эффекта рыхления разрушенной среды

Ю. С. Вахрамеев
РФЯЦ, ВНИИ технической физики им. акад. Е. И. Забабахина, 456770 Снежинск, nto2@vniitf.ru
Страницы: 132-136

Аннотация >>
Проведено изучение эффекта рыхления с помощью решения упрощенных задач о схождении и движении наружу сферического слоя, а также путем экспериментального исследования плоского движения вещества, испытывающего сдвиговые деформации. Получено выражение для функции рыхления, позволяющее описывать изменение плотности в диапазоне 1,67<ρ<2,3 г/см3 при сдвиговых деформациях в условиях постоянного давления.