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

2012 год, номер 5

ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ СЛАБОЗАПЫЛЕННОЙ ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЫ С ГОРЕНИЕМ

А. Л. Кул1, К. Балакришнан2
1 Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса
2 Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли
kuhl2@llnl.gov
Ключевые слова: горение, двухфазная среда, газодинамическая модель, алюминий
Страницы: 59-76

Аннотация

Развита газодинамическая модель течения в горящей двухфазной среде. Модель основана на расширенной теории низкоплотной гетерогенной среды, в которой дискретная фаза термодинамически моделируется как некоторый газ (с давлением p2, температурой T2 и внутренней энергией u2, которая для твердых сфер определяется в соответствии с кинетической теорией при γ2 = 5 / 3). Для этого «дискретного газа» определены законы сохранения массы, импульса и полной энергии. Кроме того, для частиц определяются собственная температура Ts , связь теплоемкости с внутренней энергией их материала es = cs Ts и соответствующий закон сохранения энергии. В данной формулировке уравнения для обеих фаз являются гиперболическими и разделены, так что для каждой фазы определяется свой полный набор собственных значений и собственных векторов. Законы сохранения для каждой фазы могут быть проинтегрированы с применением схемы Годунова высокого порядка. Уравнения фаз связаны только законами сопротивления, тепло- и массообмена. В рамках модели проведены численные расчеты горения частиц алюминия при взрыве зарядов ударно-диспергируемого горючего. В силу присущей задаче точечной симметрии, поля течений осреднялись азимутально в направлениях θ и ϕ, откуда были определены средние значения и среднеквадратичные отклонения радиальных распределений термодинамических параметров, полей скорости и параметров в зоне реакции. Установлено, что давление в «дискретном газе» влияет на поток только на начальной стадии ускорения частиц, когда через порошок проходит сначала волна уплотнения, а затем волна разрежения от свободной поверхности. Затем давление в фазе частиц быстро убывает и ускорение частиц определяется главным образом сопротивлением. Тем не менее это оказывает влияние на процесс диспергирования, поскольку форма облака горящих частиц несколько отличается от результатов предыдущих исследований.