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

2009 год, номер 2

1.
Стабилизация обращенного пропановоздушного пламени на струне, натянутой вдоль потока

М. М. Алексеев, В. П. Самсонов
Сургутский государственный университет, 628400 Сургут
svp@iff.surgu.ru
Ключевые слова: обращенное пламя, стабилизатор, стретч-эффект, устойчивость горения, поле температуры.
Страницы: 3-11

Аннотация >>
Экспериментально исследованы условия стабилизации обращенного пламени на длинной тонкой струне, натянутой вдоль оси цилиндрической горелки. Получены распределения температуры газа в обращенном пламени. Найдены границы устойчивого горения, одновременно являющиеся условием возбуждения акустических автоколебаний пламени. Измерены скорости срыва обращенного пламени и изучены закономерности изменения его геометрических характеристик. Обнаружено, что при "опрокидывании" пламени относительно вектора ускорения свободного падения стабилизация устойчивого обращенного пламени в открытой атмосфере невозможна. Предложен физический механизм, управляющий закономерностями формирования обращенного пламени в потоке, параллельном поверхности стабилизатора. Выявлена роль гидродинамического растяжения пламени при его срыве и гашении.


2.
Разделяющиеся пламена в узком канале с градиентом температуры в стенках

С. С. Минаев1, Е. В. Серещенко1, Р. В. Фурсенко1, А. Фанс2, К. Марута2
1 Институт теоретической и прикладной механики СО РАН им. С. А. Христиановича, 630090 Новосибирск
minaev@itam.nsc.ru
2 Институт механики сплошной среды, Университет Тохоку, 980-8577 Сендай, Япония
Ключевые слова: микрогорение, неустойчивость, воспламенение, недогорание смеси.
Страницы: 12-19

Аннотация >>
Показана возможность одновременного образования двух фронтов химической реакции при нестационарном горении газа в микроканале с градиентом температуры в стенках. Рассмотрены случаи горения в прямой трубке и в зазоре между двумя дисками при радиальной подаче топлива. В обоих случаях характерный поперечный размер канала был меньше критического диаметра, определенного для температуры окружающей среды, и горение газа происходило в области, где температура стенок превышала температуру окружающей среды. Численное исследование процессов периодического воспламенения и затухания пламени (FREI) продемонстрировало возможность одновременного образования двух фронтов химической реакции в горячей области канала. Один фронт соответствовал нормальному пламени, распространяющемуся вверх по потоку от горячей к холодной части канала, а другой фронт двигался по потоку и затухал по мере выгорания топлива. На основе данного исследования предложен новый механизм воспламенения и неполного сгорания горючей смеси в микросистемах.


3.
Разработка реакторных моделей диффузионной камеры сгорания для сравнительного анализа детальных и редуцированных кинетических схем горения углеводородных топлив

В. М. Захаров, В. Е. Козлов, А. Б. Лебедев, А. Н. Секундов, С. А. Щепин, А. М. Щепин, К. Я. Якубовский
Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, 111116 Москва
secundov@ciam.ru
Ключевые слова: горение, турбулентность, реакторные модели, кинетические схемы, камера сгорания.
Страницы: 20-28

Аннотация >>
На основании результатов численного трехмерного расчета диффузионного горения в типичной камере сгорания газотурбинного двигателя разработаны две реакторные модели для приближенного описания эмиссии вредных веществ на выходе из камеры. Первая модель построена на основе известной идеи о тонком фронте пламени. В новой упрощенной версии модели в реакторах используются значения равновесных температур, что облегчает ее применение для анализа горения различных топлив. При разработке реакторных моделей особое внимание уделено описанию влияния давления на эмиссию NOx. Проведены расчеты эмиссии NOx и СО при использовании нескольких детальных кинетических схем горения метана и двух редуцированных схем горения керосина при вариации давления от 1 до 20 атм.


4.
Предельные явления при фильтрационном горении жидких монотоплив

Н. А. Какуткина
Институт химической кинетики и горения СО РАН, 630090 Новосибирск
kktk@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: фильтрационное горение, монотопливо, горение жидкости, горение газа, трубка.
Страницы: 29-39

Аннотация >>
Предложена математическая модель стационарных неадиабатических волн фильтрационного горения жидкого монотоплива в узких трубках. В рамках модели показано, что горение в такой системе может проходить в двух режимах с различными доминирующими механизмами передачи тепла от продуктов сгорания в предпламенную зону. Проведен анализ природы и параметрических зависимостей пределов обоих режимов. Показано, что расчеты по модели хорошо согласуются с экспериментальными данными по горению жидкого гидразина в узких трубках.


5.
Высокотемпературное зажигание реакционноспособного вещества горячей инертной частицей с конечным запасом тепла

Р. С. Буркина, Е. А. Микова
Томский государственный университет, 634050 Томск
roza@ftf.tsu.ru
Ключевые слова: реакционноспособное вещество, горячая частица, выгорание, критерий зажигания, режимы высокотемпературного зажигания, критические параметры.
Страницы: 40-47

Аннотация >>
Численно исследован процесс инициирования реакционноспособного вещества инертной частицей с высокой начальной температурой и ограниченным запасом тепла. Проанализированы возможности использования известных критериев зажигания для изучения данного процесса. Исследовано влияние выгорания на высокотемпературное зажигание при ограниченном запасе тепла поджигающей частицы. Определены четыре режима процесса и критические параметры, разделяющие эти режимы.


6.
Воспламенение и горение частиц магния в неоднородном тепловом поле

А. В. Федоров, А. В. Шульгин
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
fedorov@itam.nsc.ru, shulgin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: воспламенение, горение, гетерогенная химическая реакция, математическое моделирование.
Страницы: 48-57

Аннотация >>
Разработана распределенная двумерная математическая модель воспламенения и горения частиц магния с учетом гетерогенной химической реакции и области теплового влияния частицы на газ. Решены задачи воспламенения частиц под действием равномерного и неравномерного тепловых полей в прямоугольном микроканале.


7.
Энергетические возможности композиций на базе полиазотистых высокоэнтальпийных веществ

Д. Б. Лемперт, Г. Н. Нечипоренко, С. И. Согласнова
Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка
lempert@icp.ac.ru
Ключевые слова: удельный импульс, температура горения, энергетические композиции, энтальпия образования, полиазотистые соединения, окислители.
Страницы: 58-67

Аннотация >>
Проведен анализ энергетических свойств твердых энергоемких систем, в которых сверхвысокоэнтальпийные полиазотистые соединения выступают как в качестве единственного компонента, так и в сочетании с другими веществами, необходимыми для придания композиции тех или иных эксплуатационных характеристик. Особое внимание обращено на ограничение температуры горения, для чего в состав вводились соединения с высоким содержанием водорода и связующее. Проведено сравнение таких систем с лучшими вариантами реальных энергетических композиций. В качестве примеров приведены расчеты композиций, содержащих как гипотетические соединения (тетраазатетраэдран N4, октаазакубан N8, триоксигексазин N6O3 и т. п.), так и вполне реальные (производные пирролов, пиразолов, триазолов, тетразолов и другие полиазотистые высокоэнтальпийные соединения).


8.
Поведение вектора вихря скорости в сверхзвуковом неоднородном закрученном потоке горючего газа за движущейся криволинейной ударной или детонационной волной

В. А. Левин, Г. А. Скопина
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 690041 Владивосток
levin@imec.msu.ru
Ключевые слова: вихрь, ударная волна, волна детонации, осесимметричное течение, поверхность разрыва, закон сохранения.
Страницы: 68-75

Аннотация >>
Получены выражения для компонент вектора вихря скорости за ударной или детонационной волной криволинейной формы, распространяющейся в сверхзвуковом неоднородном потоке горючего газа. Рассматриваются плоские и осесимметричные течения газа. Набегающий поток в общем случае является вихревым с заданным распределением параметров. Получено, что для осесимметричных течений формулы для компонент вектора вихря, лежащих в плоскости течения, имеют такой же вид, как и для установившихся осесимметричных течений. Показано, что, как и в случае установившихся течений, нормальная по отношению к волне компонента вектора вихря остается непрерывной при переходе через поверхность разрыва, а в случае осесимметричных течений непрерывной остается также и величина, равная отношению касательной компоненты вектора вихря, расположенной в плоскости течения, к плотности, хотя по отдельности сами величины терпят разрыв.


9.
Параметрическое исследование формирования ударных волн в пространственно неоднородной самовоспламеняющейся среде для аррениусовой кинетики реакции горения

И. А. Заев, И. А. Кириллов
РНЦ "Курчатовский институт", 123182 Москва
i_zaev@mail.ru
Ключевые слова: детонация, мягкое инициирование, волна спонтанного воспламенения, химическая кинетика.
Страницы: 76-83

Аннотация >>
В предыдущей работе был развит подход к описанию формирования и распространения малых газодинамических возмущений в пространственно неоднородной самовоспламеняющейся среде для произвольной кинетики химических реакций. В настоящей работе для иллюстрации предложенного подхода проведено исследование задачи на примере простой реакции, скорость которой определяется законом Аррениуса. Сравнение результатов расчетов с решением полной системы уравнений газовой динамики показало, что развитый поход обеспечивает хорошую точность количественных оценок.


10.
Формирование несгоревших "карманов" при газовой детонации

М. Сабзпушани, К. Мазахери
Университет Тарбиат Модарес, Тегеран, Иран
kiumars@modares.ac.ir
Ключевые слова: численное моделирование, двумерная детонация, газовая детонация, несгоревшие "карманы".
Страницы: 84-92

Аннотация >>
Формирование несгоревших "карманов" при газовой детонации проходит по двум механизмам: продольному и поперечному. Основу продольного механизма составляет продольная неустойчивость детонационного фронта. В поперечном механизме к формированию несгоревших карманов ведет взаимодействие поперечных волн. В данной работе поперечный механизм исследован посредством численного двумерного моделирования распространения газовой детонации в канале. По мере распространения детонации в канале возникает структура фронта, включающая в себя тройные точки, поперечные волны, падающий скачок и маховскую ножку. Возникновение несгоревших карманов объясняется взаимодействием между поперечными волнами или соответствующими тройными точками, которые отрывают часть реагента от детонационного фронта. Наблюдалось увеличение размера несгоревших карманов и глубины проникновения в продукты с ростом энергии активации, а также изменение формы карманов с энергией активации.


11.
Исследование индукционного периода процесса образования нанодисперсных углеродных частиц при пиролизе углеводородов за фронтом отраженной ударной волны

А. Г. Шайтанов, В. Ф. Суровикин
Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, 644040 Омск
shagоmsk@ihсp2.oscsbras.ru
Ключевые слова: отраженная ударная волна, термический пиролиз индивидуальных углеводородов, индукционный период, образование предшественников дисперсных углеродных частиц.
Страницы: 93-100

Аннотация >>
Проведены эксперименты, позволяющие оценить время изотермического превращения модельных углеводородов (этилена, бензола, нафталина) в твердые углеродные наночастицы. Использована оптическая методика в сочетании с ударной трубой, с помощью которой экспериментально изучена длительность начальных стадий реакций до появления свечения с непрерывным спектром в видимом диапазоне. Это излучение вызвано образующейся новой (конденсированной, не газовой) фазой атомов углерода при пиролизе углеводорода за фронтом отраженной ударной волны. Измерения основаны на регистрации момента появления излучения с длиной волны λ = 750 нм. Длительности индукционных периодов заключены в диапазоне 12÷160 мкс и уменьшаются с ростом температуры в диапазоне 1920÷2560 К для каждого углеводорода, а также с ростом числа атомов углерода в молекуле пиролизуемого углеводорода. По результатам измерений длительностей начальных стадий реакций оценены кажущиеся энергии активации образования нанодисперсных углеродных частиц: для этилена — 204 кДж/моль, бензола — 65 кДж/моль, нафталина — 44 кДж/моль.


12.
К вопросу о динамике ускорения капли на ранней стадии скоростной релаксации в ударной волне

В. М. Бойко, С. В. Поплавский
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
bvm@itam.nsc.ru
Ключевые слова: ударные волны, газокапельные смеси, скоростная релаксация, аэродинамическое сопротивление.
Страницы: 101-108

Аннотация >>
Экспериментально исследована ранняя стадия скоростной релаксации капли воды в потоке за ударной волной в условиях деформации и разрушения. Выполнены измерения аэродинамического сопротивления капли по динамике перемещения передней кромки, и показана сильная его зависимость от времени наблюдения. Проведено сравнение этих данных с сопротивлением, полученным по динамике центра массы капли. Показано, что сопротивление центра массы сравнимо с сопротивлением твердой сферы и значительно меньше определенного по передней кромке. Предложен возможный физический механизм этого эффекта, основанный на задержке старта центра массы капли из-за особенностей установления внешнего и внутреннего течений на ранней стадии скоростной релаксации.


13.
Исследование зоны реакции в неоднородных взрывчатых веществах методом электропроводности

А. П. Ершов, Н. П. Сатонкина
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
ers@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: детонация, взрывчатые вещества, химическая реакция, электропроводность, мезопроцессы.
Страницы: 109-115

Аннотация >>
Техника измерения профиля электропроводности за фронтом детонационной волны с разрешением порядка 0.1 мм применена к анализу зоны реакции в неоднородных взрывчатых веществах. Исследованы смеси тротил — гексоген; гексоген с добавками воды, NaCl и насыщенного водного раствора NaCl, а также чистый гексоген низкой плотности. Показано, что дисперсность ВВ может существенно влиять на структуру зоны реакции. Наиболее узкая проводящая зона (0.22 мм) наблюдалась в мелкодисперсном гексогене плотностью 1.2 г/см3.


14.
Экспериментальное исследование безгазовой детонации в смесях металл — сера

Ф.-Х. Джетте1, С. Горошин1, А. Дж. Хиггинс1, Дж. Дж. Ли2
1 Университет МакГилла, Монреаль, Канада
andrew.higgins@mcgill.ca
2 DRDC-Suffield, Рэлстон, Канада
Ключевые слова: безгазовая детонация, ударная волна, смеси Zn + S, Mn + S.
Страницы: 116-123

Аннотация >>
Изучалась возможность непрерывного распространения ударной волны за счет реакции в образцах из смесей цинк — сера и марганец — сера, нагружаемых ударной волной от взрыва заряда пентолита. Исследовались образцы различной номинальной плотности (62 и 86% от теоретически возможной), диаметром 50 мм, помещенные в легкую оболочку. По длине образцов (≤ 280 мм) устанавливались пьезоэлектрические игольчатые датчики. Результаты экспериментов показали, что во всех четырех типах образцов ударная волна, введенная в образец, быстро затухает и переходит в акустическую. Более того, в высокоплотных образцах часть образца, максимально удаленная от взрывчатого вещества, оставалась целой и непрореагировавшей, что ясно свидетельствует о том, что волна после прохождения 100 мм вдоль образца не в состоянии инициировать реакции. На основании этого сделано заключение, что энергии, передаваемой от реакции вперед в ударную волну, недостаточно для предотвращения ее затухания при распространении по образцу.


15.
Аудиовизуальные, гидроакустические и сейсмические наблюдения вблизи источника при подводных взрывах в мертвом море

Е. Гитерман
Геофизический институт Израиля, 71100 Лод, Израиль
yefim@seis.mni.gov.il
Ключевые слова: подводный взрыв, гидроакустика, сейсмические колебания, ударная волна.
Страницы: 124-136

Аннотация >>
Представлены результаты наблюдений гидроакустических, акустических и сейсмических эффектов от масштабных взрывов мощностью 0.5, 2 и 5 т. Опыты были проведены в ноябре 1999 г. в Мертвом море на глубине 70 м (485 м ниже уровня океана). Основная цель эксперимента — калибровка сейсмических станций Международной мониторинговой системы на Ближнем Востоке с использованием точных времен прибытия и феноменологических особенностей источника подводных взрывов. Взрыв максимальной интенсивности соответствовал сейсмической магнитуде около 4 и был зарегистрирован на расстоянии до 3500 км. Сейсмические и гидроакустические наблюдения, полученные в ближней зоне от источника взрыва, были использованы для оценки параметров проведенных взрывов. Путем подбора кривой, описывающей профили давление — время получена оценка энергии прямой ударной волны — 30.8% от полной энергии взрывчатого вещества. Тротиловый эквивалент заряда массой 5000 кг используемого взрывчатого вещества Chenamon был определен в 4010 кг, что соответствует оценке изготовителя для энергии Chenamon ≈80% от ТНТ.


16.
Исследование композитов на основе алюминиевых и алюминий-никелевых матриц, упрочненных металлическими стеклами

С.-Л. Чжан, Цз.-С. Ван, Ю.-С. Сунь, Цз.-Ц. Лю
Университет науки и технологии Нанкина, 210094 Нанкин, Китай,
wjx@mail.njust.edu.cn, leory.cnnj@yahoo.cjv.cn
Ключевые слова: композиты, упрочненные частицами металлических стекол, композиты на основе металлических матриц, взрывное компактирование.
Страницы: 137-142

Аннотация >>
Взрывным компактированием порошков получены образцы композитов на основе матриц из алюминия и сплава алюминия с никелем, упрочненные частицами металлического стекла. В образцах отсутствуют "маховские отверстия", трещины и какие-либо явные дефекты. Массовая доля аморфной фазы варьировалась в диапазоне 5÷20%. Рентгенодифракционный и дифференциальный термический анализы композитных образцов показали, что в ходе компактирования аморфная фаза сохранилась в исходном состоянии и не подверглась кристаллизации. Фотографии, полученные на сканирующем электронном микроскопе, показали, что частицы металлического стекла равномерно распределены в матрице. Твердость композитов по Роквеллу выше, чем у монолитного алюминия, и пропорциональна массовой доле упрочняющей аморфной фазы.