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

2007 год, номер 4

1.
Моделирование равновесного сгорания керосина смесью газообразных углеводородов

В. А. Левин1, Г. Д. Смехов2, А. Н. Хмелевский2
1Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 690041 Владивосток.
2Институт механики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, 119192 Москва,
smekhov@imec.msu.ru
Ключевые слова: авиационный керосин, равновесное сгорание, моделирование, метан, ацетилен
Страницы: 3-7

Аннотация >>
Показана возможность моделирования состава и параметров состояния газа, образующегося в результате равновесного сгорания авиационного керосина в воздухе, путем определения тех же величин для определенной смеси углеводородных горючих. В качестве таковой может быть смесь равных количеств метана и ацетилена. Рассчитанный равновесный состав для модельной смеси в точности совпадает с составом продуктов сгорания керосина при одинаковых значениях давления (или плотности), температуры и коэффициента избытка окислителя. При сгорании керосина и модельной смеси в режиме с постоянным давлением (или плотностью) можно обеспечить удовлетворительное совпадение температур конечных продуктов и их составов, если в качестве окислителя для смеси использовать обедненный кислородом воздух.


2.
Особенности горения бензоводородовоздушной смеси в цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания и определение оптимального соотношения бензин — водород

Л. Н. Бортников
Тольяттинский государственный университет, 445667 Тольятти, lnbort@yandex.ru
Ключевые слова: углеводородное топливо, водород, топливная смесь, коэффициент избытка воздуха, горение, границы горения
Страницы: 8-15

Аннотация >>
Приведены результаты анализа экспериментальных данных, полученных при исследовании сжигания бензоводородовоздушной смеси в цилиндре поршневого двигателя. Показана зависимость полноты сгорания смеси от количества водорода в топливной композиции, ее состава и физико-химических свойств, в частности, определены условия добавок водорода в бензовоздушную смесь с активным химическим действием на процесс горения и действием водорода как дополнительного горючего компонента. Предложена безразмерная универсальная зависимость, позволяющая однозначно определять исходный состав топливной композиции (соотношение водорода и бензина) для обеспечения процесса сжигания топливной смеси на бедной границе горения.


3.
Оценки эффективности малоразмерного термоэлектрического канала для преобразования тепла от горения газа в электричество

C. С. Минаев, Р. В. Фурсенко
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск,
minaev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: пределы распространения, микросистемы, термоэлектричество
Страницы: 15-22

Аннотация >>
Исследованы стационарные режимы горения и выполнены оценки эффективности энергопреобразующей системы, представляющей собой канал с термоэлектрическими преобразователями, расположенными в стенках. Внутри канала происходит горение предварительно перемешанной смеси газов. Показано, что для достижения максимальной эффективности энергопреобразования в малоразмерном устройстве свойства термоэлектрических материалов, геометрия устройства и другие параметры должны быть согласованы с внутренней структурой пламени. В частности, показано, что эффективность энергопреобразования в малоразмерном устройстве может быть выше, чем у аналогичного крупномасштабного устройства, и что максимальная эффективность достигается вблизи пределов существования пламени.


4.
Закономерности распространения пламени через насадку коммуникационных огнепреградителей

Н. А. Какуткина1, А. А. Коржавин1, И. Г. Намятов1, А. Д. Рычков2
1 Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск
2 Институт вычислительных технологий СО РАН, 630090 Новосибирск
kktk@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: фильтрационное горение, огнепреградитель, метан, пористая среда
Страницы: 23-38

Аннотация >>
Изложены результаты испытаний опытного образца огнепреградителя на проскок пламени и прогорание. Дана интерпретация результатов в рамках нестационарной модели фильтрационного горения газа. Показано, что процесс прогорания огнепреградителя состоит из трех стадий с соизмеримыми характерными временами: стадии входа пламени в пористый блок, стадии распространения по нему и стадии выхода пламени из пористого блока. Описаны механизмы, действующие в каждой стадии, и установлены определяющие параметры. На основе теоретического анализа процесса прогорания рассмотрены пути улучшения характеристик огнепреградителя.


5.
Механизм возгорания металлов при разрушении

В. И. Болобов, Н. А. Подлевских
РНЦ «Прикладная химия», 197198 Санкт-Петербург, Boloboff@mail.ru
Ключевые слова: образец металла, микрофрагменты разрушения, возгорание, адсорбция кислорода
Страницы: 39-48

Аннотация >>
Предложен механизм процесса возгорания компактных металлов при их разрушении в кислороде. Предполагается, что инициатором возгорания выступают микрофрагменты разрушения образца в момент прохождения через объем металла разрушающей трещины, а лимитирующей стадией взаимодействия является диссоциативная химическая адсорбция молекул кислорода на поверхности микрофрагментов, что определяет существование зависимости между способностью материалов к возгоранию при разрушении и давлением кислородсодержащей среды.


6.
Излучательные характеристики пылевого факела алюминия. Kонденсированная фаза

Н. И. Полетаев, А. В. Флорко
Институт горения и нетрадиционных технологий Одесского национального университета
им. И. И. Мечникова, 65026 Одесса, Украина, incomb@ukr.net
Ключевые слова: двухфазный факел, алюминий, нанооксид алюминия, оптические характеристики, светимость, радиационный теплообмен
Страницы: 49-58

Аннотация >>
Спектральными методами исследуются излучательные характеристики конденсированной фазы в зоне горения ламинарного диффузионного факела частиц алюминия. Показано, что слабая зависимость температуры конденсированной фазы от массовой концентрации горючего обусловлена тепловыми потерями, которые сильно возрастают с повышением массовой концентрации и могут превышать 20% от общего тепловыделения. Обнаружена сильная зависимость мнимой части комплексного показателя преломления от температуры, что в конечном итоге приводит к ограничению температуры во фронте факела. На практике это должно приводить к более сильной, чем T4, зависимости теплопотерь от температуры частиц конденсированной фазы. Экспериментально определена зависимость мнимой части комплексного показателя преломления от длины волны при температуре горения.


7.
Продукты горения смесей нанопорошков алюминия и вольфрама в воздухе

А. П. Ильин, Л. О. Толбанова
ФГНУ «НИИ высоких напряжений»>, 634050 Томск, nanolab@hvd.tpu.ru
Ключевые слова: вольфрам, алюминий, горение, гексагональный нитрид алюминия, кубический нитрид алюминия, нитриды вольфрама
Страницы: 59-65

Аннотация >>
Экспериментально установлено, что в качестве промежуточных продуктов горения смесей нанопорошков алюминия и вольфрама в воздухе образуются нитриды алюминия, остатки металлических вольфрама и алюминия, сложные оксиды и, возможно, нитриды вольфрама. Продукты получены остановкой процесса горения при достижении температуры, близкой к максимальной.


8.
Влияние тангенциального обдува на горение твердого ракетного топлива при гармонически меняющемся давлении

Б. В. Новожилов
Институт химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, 119991 Москва,
novozhilov@starnet.ru
Ключевые слова: твердое ракетное топливо, нестационарное горение, переменное давление, функция отклика, тангенциальный обдув, эрозионное горение
Страницы: 66-72

Аннотация >>
В линейном приближении феноменологической теории нестационарного горения найдена с учетом тангенциального обдува (эрозии) функция отклика скорости горения твердого ракетного топлива (пороха) на периодически меняющееся давление. Численные результаты получены для простейшей модели пороха, содержащей минимальное число параметров. Рассмотрено элементарное акустическое возмущение — плоская монохроматическая бегущая звуковая волна. Выяснена роль стационарной и нестационарной составляющих тангенциального обдува при малых и больших значениях эрозионного отношения.


9.
Смесевые твердотопливные составы на основе перхлората аммония с плато на зависимости скорости горения от давления

C. Банерджи, С. Р. Чакраварти
Факультет аэрокосмической техники, Индийский институт технологий Мадраса,
600036 Ченнай, Индия, src@ae.iitm.ac.in
Ключевые слова: смесевые твердые топлива, плато на зависимости скорости горения от давления, погасание в среднем диапазоне давлений, бимодальное распределение
Страницы: 73-81

Аннотация >>
Представлены зависимости скорости горения от давления для нескольких топливных составов на основе перхлората аммония (ПХА) и полибутадиена с концевыми гидроксильными группами, отвержденного с помощью изофорондиизоцианата. Многие из этих составов имеют очень низкие (близкие к нулю или отрицательные) значения барического показателя в зависимости скорости горения от давления в некоторых диапазонах давлений. В таких случаях говорят, что топливо имеет плато на зависимости скорости горения от давления. Перхлорат аммония, входящий в состав топлив, состоял из двух фракций, имевших узкие распределения частиц по размерам. Одновременно использовались крупная и мелкая фракции частиц ПХА со значительно отличающимися средними размерами частиц. В данной работе исследовались две фракции мелких частиц ПХА с разными средними размерами, а именно 5 и 20 мкм. Размеры были выбраны на основе анализа экспериментально определенных пределов по давлению для горения матрицы, состоящей из смеси горючего-связующего и мелких частиц ПХА. Давление и размер мелких частиц ПХА в этих экспериментах варьировались в широких диапазонах. Смеси горючего и мелких частиц ПХА, не горящие в среднем диапазоне давлений, характеризуются наличием плато на зависимости скорости горения от давления в соответствующем диапазоне давлений. Для некоторых составов плато на зависимости скорости горения от давления наблюдалось также при повышенных давлениях, что связано с уменьшением влияния переднего фронта диффузионного пламени окислителя и горючего в газовой фазе вблизи поверхности горения. Размер крупной фракции частиц ПХА в составе топлива влияет на положение и протяженность плато на зависимости скорости горения от давления в пределах той области давлений, в которой не горит матрица.


10.
Образование и рост частиц дисперсного углерода при пиролизе этилена, бензола и нафталина в отраженной ударной волне

В. Ф. Суровикин, А. Г. Шайтанов
Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, 644040 Омск;
uglerod@ihcp2.oscsbras.ru
Ключевые слова: ударная труба, термическое разложение, индивидуальные углеводороды, дисперсный углерод, механизм образования
Страницы: 82-89

Аннотация >>
Экспериментально определены скорости образования и роста частиц дисперсного углерода при пиролизе этилена, бензола и нафталина в отраженной ударной волне в диапазоне температур 1920 ÷ 2,560 К и концентраций углеводородов в аргоне 1.8 ÷ 20%. Проведена оценка диаметра образующихся частиц (30 ÷ 600Å). По результатам измерений времени реакции (пребывания) определены максимальная скорость образования частиц при различной температуре ((0.7÷96) · 1016 см-3 · с-1) и скорость роста частиц (0.002 ÷ 0.036 см · с-1). Энергия активации брутто-процесса образования частиц при пиролизе бензола составляет 410 кДж/моль, энергия активации брутто-процесса роста частиц для всех исследованных углеводородов 5 ÷ 50 кДж/моль. С ростом концентрации исходного углеводорода при постоянной температуре наблюдается рост среднеповерхностного диаметра образующихся частиц.


11.
Математическое моделирование вращающейся волны детонации в водородно-кислородной смеси

С. А. Ждан, Ф. А. Быковский, Е. Ф. Ведерников
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск,
zhdan@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: непрерывная детонация, камера сгорания, поперечные детонационные волны, структура течения, математическое моделирование
Страницы: 90-101

Аннотация >>
В двумерной нестационарной постановке сформулирована математическая модель вращающейся детонации в кольцевой цилиндрической камере сгорания типа ракетного двигателя. Численно исследована динамика волны в камере сгорания для водородно-кислородной смеси.


12.
Взаимодействие ударного импульса с контактным разрывом

А. Г. Кутушев, А. В. Татосов
Тюменский государственный университет, 625003 Тюмень,
atatosov@utmn.ru
Ключевые слова: простая волна, ударная волна, распад разрыва, контактный разрыв, газ, облако реагирующей смеси, инварианты Римана
Страницы: 102-107

Аннотация >>
Рассматривается процесс прохождения импульса треугольной формы небольшой интенсивности через контактный разрыв. Проведен анализ затухания ударной волны, прошедшей во второй газ. Затронуты вопросы демпфирования детонационной волны после выгорания горючей смеси.


13.
Измерение яркостной температуры детонационного фронта в пористом взрывчатом веществе

М. Д. Тарасов, И. И. Карпенко, В. А. Судовцов, А. И. Толшмяков
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, 607188 Саров, tarasov@expd.vniief.ru
Ключевые слова: оптические волокна, яркостная температура, воздушные поры, детонационный фронт, продукты взрыва
Страницы: 108-110

Аннотация >>
С помощью пирометра на основе оптических волокон на длинах волн 678 и 487 нм зарегистрирована температура детонационного фронта прессованных шашек тэна с относительной объемной концентрацией воздушных пор 0.0047 ÷ 0.147. Показано, что неравновесный характер излучения детонационного фронта можно объяснить наличием двух источников излучения с различной температурой. Одним источником являются продукты взрыва, другим — сильно сжатые воздушные поры, в которых воздух нагревается до температуры более 104 К.


14.
Исследование выделения энергии смесевых взрывчатых веществ при распространении неидеальной детонации в условиях, близких к условиям работы заряда в шпуре

А. В. Ананьин1, А. Н. Дрёмин1, К. Каннингхэм2, С. А. Колдунов1, Б. П. Крюков1, А. В. Лебедев1, Ю. М. Литвинов1
1Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка, dremin@icp.ac.ru
2African Explosives Ltd, Modderfontein, South Africa
Ключевые слова: смесевое ВВ, гранулированные составы, неидеальная детонация, полнота энерговыделения, расширение оболочки, шпур
Страницы: 111-120

Аннотация >>
В специально разработанном взрывном устройстве, имитирующем шпур, проведены эксперименты с зарядами мелкозернистой и крупнозернистой (гранулированной) смеси тротил/аммиачная селитра 30/70, которые при одинаковой плотности 0.89 г/см3 детонировали в стальной оболочке с внутренним диаметром 28 мм и толщиной стенок 3 мм со скоростями 4.13 и 2.13 км/с соответственно. Несмотря на значительное различие в скоростях (давлениях) детонации, наблюдалось одинаковое расширение оболочек зарядов. С другой стороны, численные расчеты, моделирующие распространение детонации во взрывном устройстве с соответствующими скоростями без учета возможности выделения энергии за фронтом волны, показывают, что расширение оболочки заряда всегда больше в случае высокоскоростного режима. Сделан вывод о том, что в исследуемых условиях, имитирующих распространение детонационного процесса и работу продуктов взрыва в шпуре, за фронтом детонации низкоскоростного (неидеального) режима имеет место эффективное довыделение энергии.


15.
Исследование фазовых превращений в железе и церии ПВДФ-датчиком давления

В. А. Борисенок, В. Г. Симаков, В. А. Волгин, В. М. Бельский, М. В. Жерноклетов
РФЯЦ, ВНИИ экспериментальной физики, 607190 Саров, root@gdd.vniief.ru
Ключевые слова: ударная волна, фазовое превращение, железо, церий, ПВДФ-датчик
Страницы: 121-126

Аннотация >>
Приведены результаты исследования фазовых превращений при ударном сжатии в железе (полиморфный (α – ε)-переход) и церии (изоморфный (γ – α)-переход) методом ПВДФ-датчика.


16.
Анализ взаимодействия раздробленной породы с потоком газа при моделировании взрыва

С. Мохаммади, А. Бебамзаде
Школа строительства, Университет Тегерана, Иран, smoham@ut.ac.ir
Ключевые слова: взрыв в горной породе, взаимодействие газа и твердого тела, течение газа, метод конечных элементов
Страницы: 127-137

Аннотация >>
В данном исследовании предпринята попытка приспособить комбинированную методологию конечных дискретных элементов для объединения уравнений газовой динамики и состояния деформирования твердого тела с целью разработки численного метода моделирования процессов в хрупких твердых средах, таких как горные породы. Используется стандартный метод конечных элементов с учетом разупрочнения при моделировании инициирования и распространения трещин в твердом теле, возникающих под действием высокого давления в газе. Это переменное высокое давление определяется уравнениями сохранения массы и импульса газа. Поведение газа полностью увязано с деформациями в твердом теле, которые изменяют плотность и пористость, входящие в уравнения газовой динамики, и основано на новых модификациях подхода, предложенного авторами данной работы в их недавних публикациях. Модель течения детонационного газа учитывает пространственное распределение давления и массы детонационного газа в пределах сложной геометрии трещиновато-раздроблнной твердой (горной) породы. Полные нелинейности геометрии и материала учитываются за счет использования полностью деформируемой сетки метода конечных элементов и анализа трещиновато-раздробленных дискретных элементов. Используются методы локальной адаптивной перестройки (обогащения) сетки для геометрического моделирования распространения трещин.