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

Rambler's Top100

Rambler's Top100

Поиск по журналу

Физика горения и взрыва

2006 год, номер 5

1.
Промотирование и ингибирование водородно-кислородного пламени добавками триметилфосфата

Т. А. Большова, О. П. Коробейничев
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск;
korobein@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: моделирование, скорость пламени, промотирование, ингибирование, фосфор-органические соединения
Страницы: 3-13

Аннотация >>
Представлены результаты численного моделирования ламинарного водородно-кислородного пламени с добавкой триметилфосфата при различных давлениях и составах горючей смеси. Расчеты проведены с использованием пакета программ PREMIX и CHEMKIN-II. Обнаружены промотирование пламени фосфорсодержащими добавками при субатмосферных давлениях и ингибирование при атмосферном давлении. Кинетический анализ показал, что за оба явления ответственны реакции каталитической рекомбинации. В случае субатмосферных давлений промотирующий эффект и его возрастание с увеличением концентрации добавки связаны с ростом температуры в зоне химических реакций в пламени, вызванным катализом реакций рекомбинации фосфорсодержащими соединениями. С увеличением концентрации добавки растут как скорость реакции разветвления H + O2 = OH + O, так и скорость реакции обрыва цепей, однако превалирует рост скорости реакции разветвления, вследствие чего увеличивается скорость пламени. В случае пламен при атмосферном давлении, когда температура в зоне реакций близка к адиабатически равновесной, введение добавки приводит к увеличению скорости гибели активных частиц пламени и, как следствие, к падению скорости распространения с увеличением концентрации добавки.


2.
Химические превращения в низкотемпературной зоне ламинарного пламени богатой пропановоздушной смеси

В. А. Бунев, В. С. Бабкин
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск;
bunev@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: ламинарное пламя, сверхадиабатическая температура, кинетика химических реакций, диффузия, атомарный водород, пропановоздушные смеси
Страницы: 14-19

Аннотация >>
Рассматривается механизм химических превращений в низкотемпературной зоне богатого пропановоздушного пламени. Показано, что при температурах 300 ÷ 700 К протекают интенсивные химические реакции с образованием конечных продуктов и уже при температуре 685 К концентрация воды достигает промежуточного равновесного значения. Определяющую роль в этой зоне фронта играет диффузия атомарного водорода из высокотемпературной зоны, а основными реакциями, приводящими к образованию воды, являются:H + O2 + M ⇒ HO2+M, HO2 + HO2 ⇒ H2O2 + O2, H2O2 (+M) ⇒ 2OH (+M), C3H8 + OH ⇒ C3H7 + H2O. Пропан реагирует с активными центрами более эффективно, чем молекулярный водород. Его первичные реакции обусловлены взаимодействием с радикалами ОН и НО2. Получены аргументы, подтверждающие диффузионно-тепловую природу явления сверхадиабатических температур в пламенах богатых пропановоздушных смесей.


3.
Анализ химических процессов в пламени HNF

Н. Е. Ермолин, В. Е. Зарко*, Х. Кайзерс**
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск;
ermolin@itam.nsc.ru
*Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск, zarko@kinetics.nsc.ru
**ТНО Оборона, сохранность и безопасность, 2280 АА Райсвик, Нидерланды, keizers@pml.tno.nl
Ключевые слова: нитроформат гидразина, структура пламени, кинетика, моделирование
Страницы: 20-31

Аннотация >>
Представлены результаты моделирования структуры пламени HNF. На основе анализа литературных данных по термическому разложению и горению HNF сделан вывод о протекании процесса диссоциативного испарения HNF по каналу HNFliq → (N2H4)g + (HC(NO2)3)g. При моделировании структуры пламени рассмотрен детальный кинетический механизм, состоящий из 47 компонентов и 283 элементарных реакций. Его составными частями являются механизмы разложения гидразина (N2H4)g и тринитрометана (HC(NO2)3)g (нитроформа, NFg ), поступающих с поверхности горения по каналу диссоциативного испарения. В процессе моделирования рассмотрены различные каналы разложения NFg с участием радикалов HC(NO2)2, HCNO2, HC(O)NO2. Расчеты структуры пламени HNF выполнены при давлениях 0.4, 1 и 5 атм с использованием данных по составам продуктов на поверхности горения, соответствующим развитой реакции в конденсированной фазе и согласованным с химическим составом и энтальпией образования HNF. Как следует из расчетов, газофазная реакция нитроформа с гидразином (и частично с аммиаком) обеспечивает в зоне пламени, прилегающей к поверхности горения, повышение температуры от ее значения на поверхности до ÷ 1300 К. Дальнейший рост температуры в пламени связан с реакцией в смеси H2O/N2/N2O/NH3/NO/NO2/HNO2/CO/CO2/HCNO/HCN. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными по тепловой и химической структуре пламени HNF.


4.
Характеристики волн горения гексогена при различных давлениях и начальных температурах

А. А. Зенин, С. В. Финяков
Институт химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, 119991 Москва, zenin31@list.ru
Ключевые слова: скорость горения, профили температуры, скорость тепловыделения, параметры зон, макрокинетика, чувствительность
Страницы: 32-45

Аннотация >>
Измерены скорости горения гексогена и профили температуры в волне при широкой вариации давления и начальной температуры. Найдены параметры волн горения. Показано, что газовая фаза гексогена имеет однозонную структуру. Существует два режима горения гексогена: основной, при p>0.1 МПа, и особый, при p ≤ 0.1 МПа. Получены основные характеристики этих режимов и области волны, главным образом определяющие скорость горения. Оба режима характеризуются широкими зонами реакции в газовой фазе. На горящей поверхности процессы испарения и разложения конденсированной фазы протекают одновременно. Оценена доля термического разложения в реакционном слое этой фазы. Найдены законы газификации (пиролиза) гексогена в волне горения, которые оказались такими же, как и для октогена. Получены распределения скорости тепловыделения в волне горения — в реакционном слое конденсированной фазы и в газовой фазе. Измерена чувствительность скорости горения к начальной температуре.


5.
Воспламенение, горение и агломерация капсулированных частиц алюминия в составе смесевого твердого топлива. I. Теоретическое исследование воспламенения и горения алюминия с фторсодержащими покрытиями

Д. А. Ягодников, Е. А. Андреев, В. С. Воробьев, О. Г. Глотов*
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, 105005 Москва
daj@mx.bmstu.ru
*Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск; glotov@ns.kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: твердое топливо, алюминий, полимерное покрытие, фторполимер, капсуляция, термодинамический расчет, воспламенение
Страницы: 46-55

Аннотация >>
Дан краткий обзор методов модификации металлического горючего для смесевых твердых топлив, включая нанесение покрытий на частицы алюминия (капсулирование). Сформулированы требования к материалу покрытий. Посредством термодинамических расчетов показано, что некоторые фторсодержащие покрытия понижают содержание конденсированной фазы в продуктах сгорания топлива без уменьшения удельного импульса. Предложена математическая модель воспламенения одиночной капсулированной частицы. Расчетами установлено уменьшение времени воспламенения частицы алюминия с фторсодержащим покрытием.


6.
Активированное горение смеси кремний — углерод в азоте и CBC композиционных керамических порошков Si3N4/SiC и карбида кремния

Г. Л. Хачатрян1,2, А. Б. Арутюнян1, С. Л. Харатян1,2
1Институт химической физики им. А. Б. Налбандяна НАН РА, 375014 Ереван,
Республика Армения; arkadi@ichph.sci.am
2Ереванский государственный университет, 375025 Ереван, Республика Армения
Ключевые слова: твердофазное горение, химическая активация, карбид кремния, нитрид кремния
Страницы: 56-62

Аннотация >>
Установлено, что при взаимодействии компонентов в системе Si—C—N2 в режиме горения можно получить композит Si3N4/SiC с массовым содержанием SiC 5 ÷ 60% и доминирующим содержанием β-модификации нитрида кремния. Выявлено, что путем разбавления исходной смеси конечными продуктами можно повысить долю α-Si3N4, однако это приводит к появлению некоторого количества непрореагировавшего кремния в продуктах. Показано, что применение химической активации позволяет в одностадийном режиме получить композит Si3N4/SiC с любым содержанием индивидуальных компонентов (от 0 до 100%), а также чистый карбид кремния.


7.
Стационарные режимы превращения в вязкоупругой среде

А. Г. Князева, С. Н. Сорокова
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, 634021 Томск;
anna@ms.tsc.ru
Ключевые слова: стационарные режимы горения, связанная модель, термические напряжения, вязкоупругая среда, асимптотический анализ
Страницы: 63-73

Аннотация >>
Задача о распространении стационарного фронта превращения в вязкоупругой среде решается методом сращиваемых асимптотических разложений в приближении малых деформаций. Предполагается, что поток тепла удовлетворяет закону Фурье, а компоненты тензоров напряжений и деформаций связаны соотношениями Максвелла, включающими сдвиговый коэффициент вязкости. Найдены температура продуктов и скорость распространения стационарного фронта реакции. Решение задачи получено для предельных случаев малого и большого времени релаксации вязких напряжений. Показано, что в модели существуют различные режимы распространения фронта реакции, как и в связанных моделях твердофазного горения для термоупругого тела, а вязкие напряжения вносят дополнительные особенности.


8.
Неравновесный механизм формирования продуктов при фронтальном горении спрессованных порошковых образцов состава 3Cu—Al

В. П. Кобяков, В. Д. Зозуля
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН,
142432 Черноголовка; koba@ism.ac.ru
Ключевые слова: смесь порошков меди и алюминия, фронтальное твердопламенное горение, дилатометрия, неравновесный механизм фазообразования
Страницы: 74-84

Аннотация >>
Выполнены дилатометрические исследования при фронтальном горении в воздушной среде прессованных образцов состава 3Cu—Al. Полученные результаты сопоставлены с данными по структурным превращениям, происходящим в горящих образцах того же состава. Предложен неравновесный механизм процессов, протекающих в горящих и остывающих образцах. Проанализированы причины изменения размеров образцов при их горении.


9.
Детонационные волны в сверхзвуковом потоке реагирующей смеси

А. А. Васильев, В. И. Звегинцев*, Д. Г. Наливайченко*
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
gasdet@hydro.nsc.ru
*Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск;
denis@itam.nsc.ru
Ключевые слова: детонация, горение, дозвуковой поток, сверхзвуковой поток, смешение, пограничный слой, детонационный двигатель, волны в градиентных системах
Страницы: 85-100

Аннотация >>
В сверхзвуковом потоке водородно-воздушной смеси детально исследованы поля газодинамических параметров и химической однородности смеси в различных сечениях канала, а также процессы возбуждения и распространения детонационной волны в направлениях навстречу и вдоль потока. Установлено, что скорость детонационной волны относительно потока смеси отличается от расчетной скорости Чепмена — Жуге для покоящейся смеси: при распространении вверх по потоку скорость волны завышена, а при движении вниз по потоку — занижена. Высказаны некоторые гипотезы о причинах отклонения экспериментальной скорости от расчетной.


10.
Исследование шумов и вибраций камеры непрерывного спинового детонационного сжигания топлива

Ф. А. Быковский, Е. Ф. Ведерников, С. В. Полозов*
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
bykovs@hydro.nsc.ru
Институт геофизики СО РАН, 630090 Новосибирск
Ключевые слова: камера сгорания, топливо, детонация, горение, шум, вибрация
Страницы: 101-112

Аннотация >>
Измерены уровни вибраций стенки детонационной камеры кольцевой цилиндрической геометрии проточного типа в области вращения детонационной волны и шумов на расстоянии 1 м. Выяснено, что при непрерывной спиновой детонации смеси водород — воздух они не превышают значений, присущих обычному турбулентному сжиганию в этой камере тех же расходов топлива.


11.
Пределы детонационно-газового напыления

Т. П. Гавриленко, Ю. А. Николаев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
nikolaev_@academ.org
Ключевые слова: детонация, напыление
Страницы: 113-116

Аннотация >>
Для ряда порошковых материалов, материалов подложки, размеров стволов установок и составов взрывчатых газовых смесей рассчитаны максимально достижимые прочности адгезии и когезии. Эти данные дают наглядное представление об областях применимости детонационно-газового напыления.


12.
Физическая модель ударно-волнового инициирования детонации пластифицированного ТАТБ

К. Ф. Гребенкин, А. Л. Жеребцов, М. В. Тараник, С. К. Царенкова, А. С. Шнитко
РФЯЦ, ВНИИ технической физики им. Е. И. Забабахина, 456770 Снежинск;
k.f.grebyonkin@vniitf.ru
Ключевые слова: детонация, ТАТБ, модель инициирования, горячие точки
Страницы: 117-126

Аннотация >>
Предлагается физическая модель макрокинетики ударно-волнового инициирования детонации в пластифицированном ТАТБ, основанная на предположении об электронном переносе энергии из горячих точек. Представлены результаты численного моделирования экспериментов по ударно-волновому инициированию детонации LX-17.


13.
Взрывной синтез ультрадисперсного оксида алюминия и влияние температуры взрыва

Л. Жуйюн, Л. Сяоцзе, С. Синхуа
Отделение инженерной механики, Даляньский технологический университет
Государственная ведущая лаборатория структурного анализа индустриального оборудования,
Далянь 116023, Ляонин, Китайская Народная Республика, li-rui-yong@163.com
Ключевые слова: суспензионное взрывчатое вещество, температура взрыва, ультрадисперсный оксид алюминия, размер нанокристалла
Страницы: 127-131

Аннотация >>
Изучался синтез ультрадисперсного оксида алюминия. Рентгенофазовый анализ показал, что при взрыве суспензионных взрывчатых веществ с нулевым кислородным балансом, приготовленных смешением нитрата алюминия, гексогена и карбамида, образуются ультрадисперсные фазы оксида алюминияγ-Al2O3, (θ + α)-Al2O3 и α-Al2O3. Установлено, что наночастицы Al2O3 имеют сферическую форму и однородны, а размеры гранул составляют 10 ÷ 30 нм. При помощи уравнения Шеррера вычислен средний размер нанокристаллов ультрадисперсного Al2O3. На основе упрощенного подхода рассчитаны температуры взрыва смесевых взрывчатых веществ. Показано, что чем выше температура взрыва, тем больше размер нанокристаллов.


14.
Волнообразование при высокоскоростном симметричном соударении металлических пластин

В. В. Пай, Я. Л. Лукьянов, Г. Е. Кузьмин, И. В. Яковлев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск;
pai@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: симметричное соударение, волнообразование, сварка взрывом, турбулентность, число Рейнольдса
Страницы: 132-137

Аннотация >>
Соударение металлических пластин рассматривается в рамках модели вязкой несжимаемой жидкости. Начало процесса волнообразования эквивалентно при этом начальному этапу возникновения неустойчивости стационарного течения по сценарию Л. Д. Ландау. С целью установления соответствия модели реальному процессу проведена серия экспериментов по симметричному соударению пластин из алюминиевого сплава при одинаковых углах соударения и различных скоростях точки контакта. Показано, что при больших значениях числа Рейнольдса Re, а следовательно, при больших скоростях точки контакта возбуждение волнообразования имеет мягкий характер, при меньших значениях Re существует область метастабильности, где режим возбуждения жесткий, а при еще меньших значениях Re никакое воздействие не приводит к волнообразованию, как это и следует из теории. Таким образом, установлено соответствие модели Ландау появления неустойчивости стационарного течения жидкости процессу возникновения волнообразования при соударении металлических пластин под углом.


15.
Экспериментальное исследование многослойных камер при внутреннем взрыве

Чж. Цзиньян1, Д. Гуйдэ1, Ч. Юнцзюнь1, С. Гою12, X. Юнлэ2, Чж.~Лунмао3, Л. Цинмин4
1Институт химического оборудования, Чжэйанский университет, Ханчжоу 310027, Чжэйан,
Китайская Народная Республика, jyzh@zju.edu.cn
2Северо-западный институт ядерных технологий, Сийань 710024, Шаньси, КНР
3Институт прикладной механики, Тайюаньский технологический университет, Тайюань 030024,
Шаньси, КНР
4Школа механики Отделения аэрокосмической и гражданской техники,
Манчестер М60 1QD,Великобритания
Ключевые слова: механика взрыва, динамический отклик, многослойная камера, взрывозащитная камера, взрывное нагружение, камера давления.
Страницы: 138-143

Аннотация >>
Проведены испытания трех многослойных камер, изготовленных из одних и тех же материалов, имеющих одинаковые размеры, но отличающихся углами намотки стальных лент. Исследовались динамический отклик и характеристики разрушения камер при взрыве заряда ТНТ, размещенного в центре полости. Все камеры были разрушены вблизи места расположения заряда взрывчатого вещества. Как показали результаты экспериментов, камера с меньшим углом намотки лент лучше выдерживает внутренний взрыв. При этом в продольном направлении стальных лент существуют в основном растягивающие напряжения, а в поперечном — сжимающие.