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

2004 год, номер 5

1.
О возможности инициирования горения смесей CH4 – O2 (воздух) при возбуждении молекул O2 лазерным излучением

А. М. Старик, Н. С. Титова
ФГУП Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова,
111116 Москва, star@ciam.ru
Ключевые слова: горение, электронно-возбужденные молекулы, лазерное излучение.
Страницы: 3-15

Аннотация >>
Рассмотрена возможность инициирования горения смесей CH4 – O2 при возбуждении молекул O2 в состояния a1Δg и b1Σ+g лазерным излучением с длиной волны 1,268 мкм и 762 нм. Показано, что возбуждение молекул O2 приводит к значительному уменьшению периода индукции и к снижению температуры воспламенения вследствие ускорения образования активных атомов и радикалов и интенсификации цепного механизма процесса. Даже при небольшой поглощенной газом удельной энергии лазерного излучения (≈ 0,1 эВ/молекула) температура воспламенения смеси CH4 : O2 в соотношении 1:2 может быть уменьшена с 1000 до 300 K.


2.
Измерение методом лиф температуры и концентрации радикала OH при горении водорода и этанола

Б. Ф. Бояршинов, С. Ю. Федоров
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе, 630090 Новосибирск,
fedorov@itp.nsc.ru, boyar@itp.nsc.ru
Ключевые слова: флуоресценция, радикал, температура, концентрация.
Страницы: 16-20

Аннотация >>
Методом лазерно-индуцированной флуоресценции в линейном режиме и с насыщением сигнала исследовались процессы диффузионного горения этанола и водорода, а также гомогенного горения смесей водорода с кислородом. Получены данные о температуре пламени и концентрации ОН. Значение температуры горения 3090 K для стехиометрической смеси О2 + H2 согласуется с известной. Показано, что максимальные уровни концентрации радикала в водородовоздушном и стехиометрическом водородокислородном пламенах близки (4,4 · 1016 см-3).


3.
Особенности горения газа в узком нагретом канале

К. Марута1, Дж. K. Парк2, К. C. Oх2, Т. Фуджимори3, С. С. Минаев4, Р. В. Фурсенко4
1Институт гидродинамики, Университет Тохоку, Сендай, Япония, maruta@ifs.tohoku.ac.jp
2Корейский Институт науки и передовых технологий, Тайджон, Корея
3Исследовательская лаборатория Исикавадзима — Харима тяжелой промышленности, Япония
4Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск, Россия
Ключевые слова: микрогорение, горелка , горение с избытком энтальпии.
Страницы: 21-29

Аннотация >>
Исследовались особенности горения газа в малоразмерной трубке, нагреваемой внешним источником тепла. Внутренний диаметр трубки 2 мм, что немного меньше критического диаметра, определенного при нормальных условиях для стехиометрической метановоздушной смеси. Исследовались характеристики горения в трубке в зависимости от состава смеси и расхода газа. Эксперименты, выполненные с U-образной кварцевой трубкой с температурой стенок ≈1000°C, показали возможность существования стабильного пламени метановоздушной смеси с эквивалентным отношением в пределах 0,05÷1,9 и при скоростях потока газа до 150 см/с. При составах смеси, далеких от предельных значений для свободного пламени, и при низких скоростях потока газа наблюдались пульсации пламени. Предложена простая аналитическая модель, предсказывающая пульсации пламени на основе линейного анализа устойчивости стационарных решений.


4.
Особенности механизма распространения пламени в богатых смесях водород & mdash; пропан — воздух

В. В. Замащиков, И. Г. Намятов, В. А. Бунев
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск,
bunev@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: сверхадиабатичность газовых пламен, максимальная температура пламени, углеводородные пламена, пределы распространения пламени, ингибирование, промотирование.
Страницы: 30-41

Аннотация >>
Численно исследован процесс распространения плоского ламинарного пламени в богатых гомогенных смесях пропан — воздух и водород — пропан — воздух. Показано, что максимальная температура пламени превышает термодинамически равновесную и достигается, когда химические и физические процессы еще не завершены. Степень сверхадиабатичности зависит от соотношения концентраций водорода и пропана. Сверхадиабатичность в богатых смесях водород — пропан — воздух наряду с ингибирующим влиянием пропана определяет отклонение от правила Ле-Шателье для пределов распространения пламени в этих смесях.


5.
Химия волн горения веществ со сложным строением молекул реагентов. 1. Структура фронта богатого пламени изопентана

Г. И. Ксандопуло1,2, Л. И. Копылова1
1Институт проблем горения, 480012 Алматы, Казахстан, ksand@nursat.kz.
2НПО «Пламя», 480012 Алматы, Казахстан
Ключевые слова: монофронт, бифронт, накислороженные молекулы топлива.
Страницы: 42-52

Аннотация >>
Представлены результаты исследования структуры низкотемпературной реакционной зоны фронта ламинарного бунзеновского пламени изо-C5Н12 (2-метилбутан), горящего при атмосферном давлении. Методом масс-спектрального зондирования изучено пламя предварительно перемешанной смеси изо-C5Н122+Аr с коэффициентами избытка топлива 1,7. На основе экспериментально полученных профилей концентраций и температур рассчитаны профили потока массы, суммарные скорости реакций потребления и расходования веществ, баланс по веществу, профили объемных скоростей тепловыделения. Полученные результаты свидетельствуют о наличии во фронте пламени обширной зоны низкотемпературной конверсии изопентана. Установлено, что среди продуктов, отобранных микропробником из различных точек фронта, лишь часть является результатом превращений в низкотемпературной зоне, а именно: кислород, изопентан, вода, монооксид углерода, пропан, метан, метанол. Этилен, пропилен, диоксид водорода и формальдегид присутствуют в низкотемпературной зоне в незначительном количестве и являются вторичными продуктами превращения метильного и пропильного радикалов. Высказано предположение, что установленная закономерность — результат конкурирующего взаимодействия двух механизмов конверсии топливной смеси: автокатализа и теплового автоускорения. На основе предложенного ранее механизма окислительного пиролиза по схеме внутримолекулярной квадратичной гибели показана наблюдаемая в эксперименте фрагментация молекулы изопентана. В отличие от н-пентана в продуктах конверсии изопентана обнаружено образование метилового спирта.


6.
Некоторые закономерности распространения газового пламени в узких трубках

В. В. Замащиков
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск,
albor@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: колебание пламени, турбулентное горение, форма пламени, влияние кривизны на скорость горения, горение в узких каналах.
Страницы: 53-61

Аннотация >>
Исследована зависимость кривизны фронта пламени от состава смеси в трубках разного диаметра. Измерены скорости распространения волны горения при разном содержании горючего в смеси. Показано, что зависимость скорости от состава смеси имеет два максимума, один из которых связан с переходом ламинарного режима горения в турбулентный. Турбулизация горения обусловлена неустойчивостью пламени к акустическим колебаниям. Проведены наблюдения за изменениями формы волны горения при возникновении акустических колебаний.


7.
Переходные процессы при фильтрационном горении газов

Н. А. Какуткина, М. Мбарава*
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск, kktk@kinetics.nsc.ru
*Tshwane University of Technology, X680, Претория 0001, ЮАР
Ключевые слова: горение, метан, фильтрационное горение.
Страницы: 62-73

Аннотация >>
Экспериментально исследовано поведение волн фильтрационного горения газа в режиме низких скоростей при изменении параметров газового потока и пористой среды. Показано, что в переходных процессах может произойти гашение или сформироваться стабильная структура волны горения, не соответствующая ни начальным, ни конечным условиям. Обнаружен нетривиальный тип переходного процесса, сопровождающийся пространственным переносом зоны горения.


8.
Микроструктура гетерогенных смесей для безгазового горения

Н. А. Кочетов, А. С. Рогачев, А. Н. Емельянов, Е. В. Илларионова, В. М. Шкиро
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432 Черноголовка
rogachev@ism.ac.ru
Ключевые слова: микроструктура, безгазовое горение, прессуемость, теплопроводность, электропроводность, металлографические исследования, форма частиц, непрерывный каркас.
Страницы: 74-80

Аннотация >>
Исследованы микроструктура шихты для безгазового горения и ее прессуемость. Проведены измерения электропроводности, теплопроводности, скорости горения шихты, а также металлографические исследования. Установлена определяющая роль формы частиц и их способности к образованию непрерывного каркаса на закономерности безгазового горения. Учет этого факта позволяет объяснить некоторые экспериментальные результаты, не укладывающиеся в рамки традиционной теории безгазового горения.


9.
О локальных флуктуациях физико-химических параметров при горении конденсированной системы

В. Ф. Проскудин
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, 607188 Саров, proskudin@dep19.vniief.ru
Ключевые слова: горение, конденсированные системы, флуктуации, проволочный зонд.
Страницы: 81-85

Аннотация >>
На примере системы 3Zr+2WO3 показано, что с помощью двух параллельных проволочек, помещенных в горящую систему, можно осуществить регистрацию флуктуаций физико-химических параметров в волне горения конденсированной системы, находящейся как в насыпном, так и в прессованном виде. Установлено, что изменение исходной плотности системы и скорости ее горения приводит к соответствующему изменению частоты флуктуаций, причем в первом приближении связь между этими тремя параметрами можно выразить достаточно простым аналитическим соотношением.


10.
Влияние формиатов и оксалатов металлов на скорость распада октогена

Р. С. Степанов, Л. А. Круглякова, А. М. Астахов, К. В. Пехотин
Сибирский государственный технологический университет, 660049 Красноярск
Ключевые слова: термическое разложение, формиаты и оксалаты металлов, октоген, модификаторы горения.
Страницы: 86-90

Аннотация >>
Формиаты и оксалаты металлов, нанесенные на октоген, увеличивают начальную скорость и сокращают период индукции термического разложения октогена. Активность содержащих кристаллизационную воду оксалатов существенно меньше по сравнению с безводными формиатами тех же металлов. Обсуждаются возможные причины каталитического влияния добавок на термораспад октогена.


11.
Численное исследование процесса пиролиза метана в ударных волнах

И. А. Бедарев, В. Н. Пармон*, А. В. Федоров, Н. Н. Федорова, В. М. Фомин
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН,
630090 Новосибирск, fedorov@itam.nsc.ru;
*Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, 630090 Новосибирск
Ключевые слова: пиролиз метана, ударные волны, математическое моделирование, неравновесная газодинамика.
Страницы: 91-101

Аннотация >>
Выполнено численное исследование гомогенного газофазного пиролиза метана в ударной трубе. Процесс пиролиза происходит под действием ударной волны, которая отражается от торца трубы. Рассмотрены невязкое одномерное и вязкое двумерное течения. Двумерные расчеты выполнены на основе нестационарных уравнений Навье — Стокса. В качестве кинетических моделей рассмотрена упрощенная брутто-схема Касселя, включающая 4 реакции и 5 химических компонентов превращения метана, и более детальная кинетическая схема, включающая 21 реакцию и 13 химических компонентов. Расчеты выполнены для числа Маха падающей ударной волны M=5,5. Показано, что температура за отраженной ударной волной быстро падает из-за эндотермичности реакции пиролиза. Вследствие этого химические превращения в процессе пиролиза останавливаются при суммарной массовой концентрации этилена и ацетилена не выше 15%. Для более глубокой конверсии метана в этилен и ацетилен требуется дополнительный подогрев газа.


12.
Исследование рентгенографическим методом эволюции профиля плотности вещества за фронтом расходящейся ударной волны во взрывчатом веществе

К. Н. Панов, В. А. Комрачков
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, Институт экспериментальной газодинамики и физики взрыва
607190 Саров, root@gdd.vniief.ru
Ключевые слова: взрывчатое вещество, инициирующая ударная волна, детонация, импульсная рентгенография, распределение плотности вещества.
Страницы: 102-108

Аннотация >>
Рентгенографическим методом исследована эволюция профиля плотности вещества за фронтом расходящейся инициирующей ударной волны во взрывчатом веществе на основе октогена и гексогена при переходном режиме взрывчатого превращения. Нагружение взрывчатого вещества проводилось расходящейся ударной волной через прокладку из оргстекла разной толщины. Установлены особенности эволюции профиля плотности за фронтом расходящейся инициирующей ударной волны, которая не переходит в детонационную, и для инициирующей ударной волны, переходящей в детонационную.


13.
Прочность некоторых марок стали и армко-железа при ударно-волновом сжатии и разгрузке в области давлений 2ч200 ГПа

В. А. Огородников, Е. Ю. Боровкова, С. В. Ерунов
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, Институт экспериментальной газодинамики и физики взрыва
607190 Саров, root@gdd.vniief.ru
Ключевые слова: прочность, пластичность, сталь, ударная волна, сжатие, разгрузка.
Страницы: 109-117

Аннотация >>
Представлены результаты сравнительного экспериментального исследования динамической прочности в условиях ударно-волнового сжатия и растяжения (откола) образцов сталей Ст. 20 и 09Г2С при давлении на фронте ударной волны 1 ÷ 5 ГПа и скорости деформации 103 ÷ 104с-1, представляющих интерес в качестве конструкционных материалов для силовых корпусов взрывозащитных камер. Проведен сравнительный анализ полученных и имеющихся результатов по динамическому пределу текучести и откольной прочности сталей Ст. 3, Ст. 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, ЭИ712, 30ХГСА, 36НХТЮ, ХВГ, 35Х3НМ и армко-железа, значения прочности и пластичности которых в статических условиях нагружения отличаются до пяти раз. Приведены результаты экспериментов по взрывному нагружению шаров из сталей Ст. 3, Ст. 20, 12Х18Н10Т и 30ХГСА с заметно отличающимися прочностью и пластичностью, квазисферической сходящейся ударной волной, давление в которой вблизи центра 200 ГПа и скорость деформации 105 с-1.


14.
Откольные явления в ампулах сохранения при ударном сжатии инертных и реагирующих смесей

C. С. Бацанов, C. М. Гаврилкин, А. Ю. Гордополов*, Ю. А. Гордополов*
Центр высоких динамических давлений ВНИИФТРИ, 141570 Менделеево, batsanov@gol.ru
*Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432 Черноголовка
Ключевые слова: ударное сжатие, высокие температуры, тепловой взрыв, титан-алюминий, титан-углерод.
Страницы: 118-125

Аннотация >>
Исследовано ударное сжатие смесей Ti–C, Zn–S и соответствующих соединений в цилиндрических ампулах сохранения при одинаковых условиях эксперимента. В реагирующих системах размеры откольных тарелок были существенно больше, чем в случае инертных веществ, что объяснено влиянием экзотермических реакций ударно-волнового синтеза на интенсивность головной волны. Выполнены энергетические оценки степени химических превращений в ударных волнах.


15.
Закономерности взрывного свечения азидов тяжелых металлов при импульсном инициировании лазерным и электронным пучками

В. И. Корепанов, В. М. Лисицын, В. И. Олешко, В. П. Ципилев
Томский политехнический университет, 634050 Томск, root@tat.tsk.ru
Ключевые слова: азиды тяжелых металлов, импульсное инициирование, взрывное свечение.
Страницы: 126-128

Аннотация >>
Получены новые экспериментальные результаты по кинетике взрывного свечения азидов тяжелых металлов при возбуждении взрыва лазерным импульсом и электронным пучком, на основании которых идентифицирована природа взрывного разложения.