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

2007 год, номер 3

1.
Горение водорода в осесимметричном канале при сверхзвуковой скорости воздушного потока

В. А. Забайкин, А. А. Смоголев
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
630090 Новосибирск; lab2@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковой поток, горение водорода, геометрия каналов
Страницы: 3-8

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования горения водорода в сверхзвуковом высокоэнтальпийном воздушном потоке в осесимметричных каналах постоянного и переменного сечения. Исследованы условия перестройки течения при организации теплоподвода в каналах различной геометрии. Показано, что при газодинамическом воздействии достигается устойчивое самовоспламенение и появляется возможность управления горением в расширяющихся каналах специального профиля.


2.
Определение скорости распространения углеводородовоздушных пламен с добавками фосфорорганических соединений при атмосферном давлении

И. В. Рыбицкая, А. Г. Шмаков, О. П. Коробейничев
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск,
rybitskaya@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: скорость распространения пламени, углеводородовоздушные пламена, фосфорорганические соединения
Страницы: 9-14

Аннотация >>
Представлены результаты измерений и расчета скорости распространения пропано- и метановоздушных пламен различного состава без добавки и с добавкой 600 ppm триметилфосфата при атмосферном давлении. Скорость распространения пламен определялась методом нулевого потока тепла в горелку, позволяющего стабилизировать пламя на плоской горелке в условиях, близких к адиабатическим. Результаты эксперимента сопоставлены с результатами расчета скорости распространения пламен с помощью программ PREMIX и CHEMKIN с использованием механизма Вестбрука деструкции триметилфосфата и механизма Курана окисления углеводородов. При моделировании метановоздушного пламени также использовался механизм GRI 3.0.


3.
Численное исследование турбулентного горения неперемешанной смеси газов пиролиза древесины

В. Пакди1, Ш. Махалингэм2
1Машиностроительный факультет, Университет Тамасат (университетский городок Рангсит),
Патумтхани 12121, Таиланд, wpakdee@engr.tu.ac.th
2Машиностроительный факультет, Калифорнийский университет,
Риверсайд, Калифорния 92521, США
Ключевые слова: горение, турбулентное диффузионное пламя, прямое численное моделирование
Страницы: 15-34

Аннотация >>
С использованием метода прямого численного моделирования (DNS — direct numerical simulation) разработана база данных для расчета турбулентных пламен смесей сжимаемых неперемешанных газов пиролиза древесины. Для моделирования горения смеси пиролизного газа и воздуха использовался редуцированный кинетический механизм. Исследовалось уравнение эволюции мгновенной поверхностной плотности пламени, основанное на понятии относительной скорости. Нормальная составляющая этой скорости почти постоянна относительно кривизны, в то время как составляющая, связанная с кривизной, стремится привести фронт пламени к плоской форме. Скорость деформации служит основным источником растяжения пламени. Нормальная составляющая ответственна как за положительный, так и за отрицательный вклад в площадь пламени. А составляющая, связанная с кривизной, является прежде всего стоком, поскольку в нем преобладает эффект кривизны. Влияние деформации и кривизны анализируется путем рассмотрения их корреляций со скоростями реакций. Скорости реакций растут с увеличением положительных скоростей деформации вследствие увеличения площади поверхности пламени, а также с уменьшением кривизны. Проанализированные результаты полезны при разработке моделей турбулентного горения. Наконец, предложена и рассмотрена новая модель для средней вариации скалярной скорости диссипации, основанная на подходе скалярного подобия. Сравнение с результатами прямого численного моделирования показывает, что предложенная модель обеспечивает значительное улучшение по сравнению с существующими моделями.


4.
Двухзонная структура фильтрационного фронта горения при наличии инертной газовой примеси

К. Г. Шкадинский1, Н. И. Озерковская2, П. М. Кришеник2
1Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка
2Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН,
142432 Черноголовка; ozer@ism.ac.ru
Ключевые слова: горение, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, фильтрационное горение, математическое моделирование
Страницы: 35-41

Аннотация >>
Исследована структура фильтрационного фронта горения с двумя зонами реакции, разделенными слоем инертного газа, сосредоточенность которого во фронте обусловлена особенностями структуры фронта. Продемонстрирован процесс инициирования фильтрационного фронта горения с указанной структурой, и рассмотрена его квазистационарная динамика. Изучена возможность использования данной структуры фронта в реакторе вытеснения с пористой средой, движущейся со скоростью горения. Приведено приближенное аналитическое описание полей температуры, давления и концентрации реагентов в стационарном режиме работы реактора. Обсуждаются возможности использования данного реактора в процессах высокотемпературного синтеза.


5.
Задержка воспламенения в многотопливных смесях

А. А. Васильев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск,
gasdet@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: задержка воспламенения, осредненная кинетика, детальная кинетика, горение, детонация, критическая энергия инициирования, безопасность
Страницы: 42-46

Аннотация >>
Обсуждены методики расчета задержки воспламенения (времени индукции) горючих систем, содержащих несколько индивидуальных топливных компонентов. Предложен способ модернизации уравнения Аррениуса для многотопливных смесей, позволяющий улучшить соответствие расчетных и экспериментальных данных. Предлагаемый способ проанализирован на двухтопливных системах, представляющих смесь оксида углерода с воздухом, к которой в качестве второго топлива добавляется водород, ацетилен, этилен или гексан.


6.
Эрозионное горение. Проблемы моделирования

Л. К. Гусаченко, В. Е. Зарко
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск,
zarko@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: эрозионное горение, отрицательная эрозия
Страницы: 47-58

Аннотация >>
Существующие модели эрозионного горения гомогенных энергетических материалов не учитывают возможность радикального изменения режима горения под влиянием обдува горящей поверхности горячим газом. Речь идет о переходе от <режима газификации> при очень высоких скоростях обдува (когда скорость горения определяется в основном теплоподводом из ядра потока) к <режиму саморазогрева конденсированной фазы> при малой или нулевой скорости обдува, когда в конденсированной фазе выделяется количество тепла, достаточное для нагрева ее до температуры поверхности. Предлагается возможный путь решения проблемы. Предложенный подход позволил также дать правдоподобное объяснение известной из опытов специфической (с изломом) зависимости величины эффекта <отрицательной эрозии> от начальной температуры.


7.
О природе ведущей реакции при горении энергетических материалов по газофазной модели

В. П. Синдицкий
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева,
125047 Москва, vps@rctu.ru
Ключевые слова: энергетические материалы, нитрометан, азотистоводородная кислота, горение, кинетический механизм
Страницы: 59-71

Аннотация >>
На примере модельных систем с известной кинетикой элементарных реакций (CH3NO2 и HN3) установлены температурные интервалы, в которых лимитирующими являются либо реакция первоначального эндотермического распада исходного вещества, либо последующие вторичные реакции. Для того чтобы установить кинетические параметры и природу ведущих реакций, определяющих процессы в газовых пламенах нитросоединений, моделировалось тепловыделение в реакциях NO2, NO и N2O с различными горючими, такими как CH2O, CO, H2 и HCN. Показано, что энергия активации реакции тепловыделения, обусловленной взаимодействием NO2 с углеводородным горючим (что характерно для первого пламени нитросоединений), в зависимости от типа горючего находится в интервале 29÷33 ккал/моль. Энергия активации ведущего тепловыделяющего процесса, обусловленного раскислением NO и N2O (что типично для второго пламени нитросоединений) согласно проведеным расчетам составляет 43÷58 ккал/моль. При высоких давлениях, когда пламена сливаются, кинетические параметры тепловыделения определяются реакциями наиболее реакционноспособного оксида азота NO2.


8.
Функции отклика скорости горения октогена и гексогена с учетом плавления

А. А. Зенин, С. В. Финяков
Институт химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, 119991 Москва, zenin31@list.ru
Ключевые слова: скорость горения, чувствительность параметров волны, функции отклика, плавление
Страницы: 72-82

Аннотация >>
Приведены экспериментальные значения скоростей горения при вариации давления и начальной температуры и показана идентичность законов газификации в волне для гексогена и октогена. Найдены дифференциальные параметры (чувствительности) скорости горения и температуры поверхности, по которым рассчитаны функции отклика скорости горения на пульсации давления. Расчет проведен как с учетом плавления к-фазы, так и без него. Показано, что учет плавления снижает амплитуду реальной части функций отклика, а толщина расплавленного слоя не оказывает существенного влияния на функции отклика. Приведены ошибки вычисления функций отклика. Результаты расчета функций отклика сопоставлены с экспериментальными данными.


9.
Воспламенение, горение и агломерация капсулированных частиц алюминия в составе смесевого твердого топлива. II. Экспериментальные исследования агломерации

О. Г. Глотов1, Д. А. Ягодников2, В. С. Воробьев2, В. Е. Зарко1, В. Н. Симоненко1
1Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск, glotov@ns.kinetics.nsc.ru
2Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, 105005 Москва
daj@mx.bmstu.ru
Ключевые слова: смесевое твердое топливо, алюминий, покрытие, фторсодержащий полимер, агломерация, конденсированные продукты горения, оксидные частицы, полнота сгорания алюминия
Страницы: 83-97

Аннотация >>
При давлениях 0.15 и 4.6 МПа исследованы характеристики горения топлив, содержащих ПХА, октоген, энергетическое связующее и частицы алюминия с различными полимерными покрытиями. Установлено, что покрытия влияют на скорость горения, распределение частиц конденсированных продуктов горения по размерам, полноту сгорания алюминия. Показана возможность снижения агломерации путем использования алюминия с фторсодержащими покрытиями. Применение некоторых покрытий приводит к уменьшению массы агломератов при незначительном увеличении их размера. Наибольший эффект достигнут при использовании алюминия с покрытием (CH2 = CН — CH2 — O)2Si[OCH2(CF2 — CF2)2H]2 — бис-(аллилокси)-бис-(2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилокси)силан. Для этого покрытия также зарегистрировано уменьшение размера оксидных частиц микронного диапазона размеров.


10.
Низкотемпературное горение энергетических материалов в наполненных полимерных системах

Ю. М. Михайлов, В. В. Алешин, В. Н. Леонова
Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка, vva@icp.ac.ru
Ключевые слова: нитрат целлюлозы, балластированные энергетические системы, низкотемпературное беспламенное горение, критический диаметр.
Страницы: 98-102

Аннотация >>
В системах, наполненных инертными добавками, горение нитрата целлюлозы (НЦ) протекает в беспламенном низкотемпературном режиме с малой линейной скоростью. При нормальной температуре показатель степени в законе горения НЦ в балластированных смесях в интервале давлений 0.1÷10 МПа в несколько раз ниже, чем в случае чистого НЦ, и составляет 0.23. Установлен качественный и количественный состав газообразных продуктов беспламенного превращения НЦ. Отмечено, что он примерно соответствует литературным данным для продуктов термического разложения НЦ при относительно низких температурах. Исходя из этого, а также из факта слабой зависимости скорости горения НЦ от давления в балластированных системах высказано предположение, что процесс в данных условиях контролируется превращением энергетического компонента преимущественно в конденсированной фазе. Показано, что в случае композита на основе НЦ, карбида кремния и полимерного связующего для образцов диаметром 10÷25 мм наличие бронировки практически не сказывается на параметрах горения. Горение этой же смеси при меньших диаметрах небронированных образцов происходит в неустойчивом режиме. Наличие бронировки приводит к четкому проявлению критического диаметра горения в исследованных системах.


11.
Горение прессованных образцов гетерогенных систем в условиях воздействия постоянной осевой механической нагрузки

В. Ф. Проскудин, Е. Н. Беляев
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, 607188 Саров, proskudin@dep19.vniief.ru
Ключевые слова: горение, удлинение образцов, скорость горения, передача горения через преграду
Страницы: 103-109

Аннотация >>
На примере гетерогенной системы Ti + C + 20 % TiC изучена динамика роста высоты прессованных образцов при горении в условиях воздействия на торцы образцов сжимающего усилия постоянной величины. Получено, что в исследованном диапазоне сжимающих усилий 0.1÷2 кг/см2 рост высоты горящих образцов во времени подчиняется линейному закону, причем при воздействии сжимающего усилия ≈0.1 кг/см2 рост высоты образца составляет ≈100%, а при воздействии усилия ≈2 кг/см2 — около 25%. При этом использованный метод измерения динамики роста высоты образцов при горении оказался полезным инструментом для экспериментального определения как времени горения образцов, так и времени задержки передачи горения через преграду.


12.
Инициирование детонации в потоках топливно-воздушных смесей

Ф. А. Быковский1, Е. Ф. Ведерников1, С. В. Полозов2, Ю.~В. Голубев1
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск,
bykovs@hydro.nsc.ru
2Институт геофизики СО РАН, 630090 Новосибирск
Ключевые слова: самовоспламенение, пережигаемые проволочки, инициирование детонации, топливо, вихревая камера сгорания, непрерывная спиновая детонация
Страницы: 110-120

Аннотация >>
Впервые в управляемом режиме раздельной подачи топлива водород — воздух в плоскорадиальную вихревую камеру осуществлены режимы самовоспламенения образующейся топливной смеси с быстрым (0.2 мс) переходом в детонацию. Самовоспламенение возникает в области стехиометрии с небольшим (до 6÷30%) обогащением смеси водородом и, как правило, в дозвуковом потоке. Определены энергии гарантированного инициирования детонации для камер различной геометрии с различным соотношением топливных компонентов путем использования теплового импульса при пережигании проволочки электрическим током. Гарантированное возбуждение детонации реализуется энергией 0.1 Дж. Выяснено, что основной вклад энергии в поток смеси происходит на стадии испарения (ионизации) меди пережигаемой проволочки. Обнаружено затухание непрерывного спинового детонационного режима при уменьшении выходного сечения камеры. В режиме горения, как детонационного, так и обычного турбулентного, давление на периферии вихревой плоскорадиальной камеры уменьшается, а у выхода из отверстия увеличивается по сравнению с режимом истечения холодных топливных компонентов.


13.
Распределение плотности разлетающихся продуктов стационарной детонации тротила

Э. Р. Прууэл1, Л. А. Мержиевский1, К. А. Тен1, П. И. Зубков1, Л. А. Лукьянчиков1, Б. П. Толочко2, А. Н. Козырев3, В. В. Литвенко3
1Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
pru@hydro.nsc.ru, merzh@hydro.nsc.ru
2Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, 630090 Новосибирск
3Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск
Ключевые слова: взрывчатые вещества, синхротронное излучение, детонация, распределение плотности
Страницы: 121-131

Аннотация >>
Приводятся описание методики и результаты применения скоростной рентгеновской томографии для восстановления распределения плотности продуктов детонации конденсированных взрывчатых веществ по данным измерений, проводимых с помощью синхротронного излучения. Данные, полученные для цилиндрического заряда диаметром 12.5 мм из прессованного тротила плотностью 1.6 г/см3, сравниваются с результатами решения соответствующей газодинамической задачи о стационарной детонации. Установлено качественное и удовлетворительное количественное согласие экспериментальных и расчетных результатов. Анализируются особенности использованной методики и полученного распределения. Указывается, что методика в целом и полученные результаты могут быть использованы для тестирования, уточнения известных и построения новых уравнений состояния продуктов детонации.


14.
Рентгенографические исследования процесса взаимодействия ударных и детонационных волн во взрывчатом веществе

К. Н. Панов, В. А. Комрачков, И. С. Целиков
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, Институт экспериментальной газодинамики и физики взрыва
607190 Саров, root@gdd.vniief.ru
Ключевые слова: ударная волна, детонационная волна, ударно-волновая чувствительность, рентгенография, инициирование ВВ, возбуждение детонации, распределение плотности
Страницы: 132-139

Аннотация >>
Приведены результаты экспериментальных исследований методом импульсной рентгенографии процесса столкновения ударных и детонационных волн во взрывчатом веществе на основе октогена. По рентгеноснимкам определены характерные особенности процесса взаимодействия волн, выявлены качественные отличия процессов формирования и развития детонации во взрывчатом веществе, предварительно сжатом слабой ударной волной, и в невозмущенном взрывчатом веществе.