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

2013 год, номер 4

1.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ГОРЕНИЯ ВОДОРОДА В КАНАЛЕ ПРИ ВЫСОКИХ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ ПОТОКА НА ВХОДЕ В КАНАЛ

В.А. Виноградов1, М.А. Гольдфельд2, А.В. Старов2
1Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, 111116 Москва
2Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
starov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковые скорости, камера сгорания, водород
Страницы: 3-11

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментальных исследований многоинжекторной камеры сгорания в режиме присоединенного трубопровода. В качестве источника высокоэнтальпийного газа (воздуха) использована аэродинамическая труба импульсного типа ИТ-302М ИТПМ СО РАН. Испытания проведены при числах Маха 3, 4 и 5 в диапазоне значений полной температуры 2000-3000 К и статического давления 0.08-0.23 МПа. Секция с инжекторами была выполнена в двух вариантах с различной относительной высотой клиновидных инжекторов с инжекцией водорода спутно потоку. Исследовано влияние условий на входе в камеру сгорания на воспламенение и устойчивое горение водорода. Интенсивное горение водорода получено только при числах Маха 3 и 4. Исследован механизм «двухступенчатого» развития процесса горения топлива в камере сгорания. Представлен анализ экспериментальных данных, проведено сравнение с результатами расчетов.


2.
КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ И ГОРЕНИЯ СЛОЖНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ: АВИАЦИОННЫЙ КЕРОСИН

А.М. Старик, Н.С. Титова, С.А. Торохов
Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, 111116 Москва
star@ciam.ru
Ключевые слова: тяжелые углеводородные топлива, авиационный керосин, реакционный механизм, воспламенение, холоднопламенные явления
Страницы: 12-30

Аннотация >>
Разработана кинетическая модель воспламенения и горения тяжелых n-алканов ( n10H22 и n-C12H26), бензола, а также авиационного керосина Jet-A, который моделируется суррогатом БД, состоящим из 80 % n-декана и 20 % бензола. Проведено тестирование разработанной кинетической модели с использованием большого набора экспериментальных данных по времени задержки воспламенения как в высокотемпературной (T>1000 K), так и в низкотемпературной (T= 650-950 K) области, а также по изменению концентраций компонентов при окислении бензола в проточном реакторе и при его горении в специальной горелке. Дан краткий анализ других реакционных механизмов, разработанных для описания горения различных суррогатов, моделирующих авиационный керосин. Показано, что предложенная в работе модель лучше описывает измеренные значения времени задержки воспламенения, чем другие известные кинетические модели, особенно в области низких температур (T= 650-950 K). Проведен анализ особенностей кинетики низкотемпературного окисления суррогата БД.


3.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ЗА ПАДАЮЩИМИ УДАРНЫМИ ВОЛНАМИ

В.Ю. Гидаспов, Н.С. Северина
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993 Москва
severina@mai.ru
Ключевые слова: ударная труба, детонация, задержка воспламенения, численное моделирование, явное выделение газодинамических разрывов
Страницы: 31-40

Аннотация >>
Приведены физико-математическая модель и результаты численного моделирования инициирования и распространения детонационных волн в ударных трубах. Рассматривается горючая смесь водорода с кислородом, разбавленная аргоном. Расчетным путем получена детальная структура течения в ударной трубе. Проведено сравнение результатов расчета времени задержки воспламенения с экспериментальными данными.


4.
ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛН В ГАЗОВЗВЕСЯХ УНИТАРНОГО ТОПЛИВА В РЕЗКО РАСШИРЯЮЩИХСЯ ТРУБАХ

А.Г. Кутушев1, В.Ф. Бурнашев2, У.А. Назаров2
1Тюменский государственный университет, 625003 Тюмень
2Комплексный научно-исследовательский институт региональных проблем Самаркандского ОАН Республики Узбекистан, 703000 Самарканд, Узбекистан
umaralin@rambler.ru
Ключевые слова: горение, детонация, ударная волна, детонационная волна, фронт горения частицы, унитарное топливо, трубопровод, массовое содержание частиц
Страницы: 41-47

Аннотация >>
В рамках уравнений двумерного осесимметричного нестационарного движения реагирующей смеси газа и частиц унитарного топлива выполнено математическое моделирование механизмов распространения волн горения и гетерогенной детонации в резко расширяющихся трубах. Изучено влияние основных определяющих параметров газовзвесей и трубопровода на распространение нестационарных детонационных волн. Приведены зависимости критического отношения диаметров труб составного трубопровода от относительного массового содержания частиц унитарного топлива разного размера.


5.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОРЕНИЯ И ДЕТОНАЦИИ МЕТАНОУГОЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

А.А. Васильев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
gasdet@@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: горение, детонация, критическая энергия зажигания, критическая энергия инициирования детонации, взрывоопасность, экология
Страницы: 48-59

Аннотация >>
Приведены расчетные и экспериментальные данные о параметрах горения и детонации в кислородных и воздушных горючих смесях, топливом в которых являются метан и угольная пыль.


6.
НЕПРЕРЫВНАЯ СПИНОВАЯ ДЕТОНАЦИЯ СМЕСЕЙ СИНТЕЗ-ГАЗ — ВОЗДУХ

Ф.А. Быковский, С.А. Ждан, Е.Ф. Ведерников
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
bykovskii@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: непрерывная спиновая детонация, синтез-газ, воздух, поперечные детонационные волны, камера сгорания, система подачи топлива
Страницы: 60-67

Аннотация >>
В проточной кольцевой цилиндрической камере впервые реализованы режимы непрерывного детонационного сжигания смесей синтез-газ — воздух в поперечных (спиновых) детонационных волнах. Исследованы смеси оксида углерода и водорода в объемных пропорциях [CO]/[H2] = 1/1, 1/2 и 1/3 в широком диапазоне коэффициентов избытка горючего. Максимальные скорости детонационных волн 1.57 км/с наблюдались для смеси горючего CO + 3H2 с воздухом при небольшом (около 15 %) избытке горючего. Определены пределы существования непрерывной детонации по коэффициенту избытка горючего и минимальной величине удельного расхода смеси. Построена область реализованных режимов детонации в координатах «коэффициент избытка горючего — удельный расход смеси».


7.
КОМПЛЕКСНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАВЛЕНИЯ НАНОЧАСТИЦЫ АЛЮМИНИЯ

А.В. Фёдоров, А.В. Шульгин
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
fedorov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: молекулярная динамика, наночастицы, плавление, теплоемкость
Страницы: 68-75

Аннотация >>
В рамках молекулярно-динамического подхода предложена полуэмпирическая модель молекулярной динамики, верифицированная по экспериментальной зависимости температуры плавления наночастиц алюминия от их размера. Определены зависимости теплоемкости частицы и теплоты фазового перехода от начального размера и температуры частицы. Показано, что при увеличении размера частицы данные зависимости стремятся к предельным, описывающим параметры частицы в объемной фазе. Сопоставление расчетных характеристик плавления наночастицы алюминия, полученных по модели молекулярной динамики и феноменологической, показало их неплохое соответствие по времени плавления.


8.
ДИНАМИКА ОГНЕННОГО ШАРА И УДАРНЫХ ВОЛН ПРИ ВЗРЫВЕ НОВЫХ АЛЮМИНИЗИРОВАННЫХ БОЕПРИПАСОВ

Дж. М. Гордон, К. К. Гросс, Г. П. Перрам
Технологический институт ВВС, 2950 Райт-Паттерсон, Огайо, США
glen.perram@afit.edu
Ключевые слова: ударные волны, огненный шар, классификация, детонация, алюминизированный гексоген, модель точечного взрыва Седова—Тэйлора
Страницы: 76-90

Аннотация >>
Анализируется динамика ударных волн и огненного шара при взрыве боеприпасов из алюминизированного гексогена при изменении состава оболочки. Модель точечного взрыва Седова — Тейлора использована для приближения распространения ударных фронтов, в рамках которой характеристики взрывной волны исследуются при изменении скорости выделения энергии s и размерности взрыва n. В предположении постоянной скорости выделения энергии ( s=1) модель Седова — Тейлора указывает на почти сферическое расширение с пространственной размерностью n=2.2-3.1 и энергией ударной волны 0.5-8.9 МДж. Эти энергии соответствуют эффективности 2-15 % от энергии детонации гексогена. Модель «плуга» дает максимальный радиус огненного шара ≈5 м, что согласуется с размером светящегося огненного шара, полученного из кинограмм, при этом начальные скорости ударных волн соответствуют числам Маха 4.7-8.2. Начальные ударные скорости в 3-4 раза меньше, чем максимальная теоретическая скорость детонации гексогена. Энергия ударной волны уменьшается, если алюминий во взрывчатом веществе заменить алюминием в оболочке.


9.
АДИАБАТИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ ВЗРЫВ В ДИСПЕРСНЫХ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ С ОГРАНИЧЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ РЕАГЕНТОВ В СЛОЕ ПРОДУКТА

В.Ю. Филимонов1, К.Б. Кошелев2
1Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, 656038 Барнаул
vyfilimonov@rambler.ru
2Институт водных и экологических проблем СО РАН, 656038 Барнаул
Ключевые слова: тепловой взрыв, зона гомогенности, кинетический режим, энергия активации, масштаб гетерогенности
Страницы: 91-100

Аннотация >>
Рассмотрена математическая модель саморазогрева дисперсных твердофазных смесей с учетом граничной кинетики формирования промежуточной фазы продукта. Показано, что с уменьшением отношения характерного времени диффузии к характерному времени реакции возможен переход из диффузионного режима в кинетический, что может приводить к изменению эффективной энергии активации синтеза и характера роста слоя продукта. Указанное изменение может быть обусловлено уменьшением масштаба гетерогенности смеси и отношения энергии активации реакции образования новой фазы к энергии активации диффузии. Разработана аналитическая модель твердофазной реакции в кинетическом режиме, на основе которой получены зависимости координат и скоростей границ растущего слоя от температуры.


10.
ПРИЧИНЫ АНОМАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ ОТ СОДЕРЖАНИЯ В НИХ БОРОВОДОРОДА

Д.Б. Лемперт, Е.М. Дорофеенко
Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка
lempert@icp.ac.ru
Ключевые слова: удельный импульс, энергетические композиции, ракетное топливо, борсодержащее горючее
Страницы: 101-106

Аннотация >>
Исследуется причина появления двух максимумов на кривой зависимости удельного импульса энергетической композиции при росте содержания в ней бороводородного компонента. Показано, что такие аномалии могут появиться при некоторых значениях энтальпии образования окислителя, при определенном содержании водорода в борсодержащем горючем и т. д. При повышении содержания бороводорода в композиции наступает момент, когда кислорода уже недостаточно для образования B2O3, и тогда избыточный бор начинает окисляться азотом до конденсированного нитрида бора. В определенных условиях это может привести ко второму локальному максимуму удельного импульса.


11.
ВЛИЯНИЕ ДИЭТИЛЕНТРИАМИНА НА СТРУКТУРУ ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛН В НИТРОМЕТАНЕ

А.В. Уткин, В.М. Мочалова, А.А. Логвиненко
Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка
utkin@icp.ac.ru
Ключевые слова: детонация, химпик, зона химической реакции, нитрометан, смесь нитрометан/диэтилентриамин
Страницы: 107-113

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования структуры зоны реакции при стационарной детонации нитрометана, сенсибилизированного диэтилентриамином (ДЭТА). Концентрация ДЭТА изменялась в диапазоне 0.0125-15 %. Показано, что малые добавки ДЭТА приводят к качественному изменению характера течения в зоне реакции. После ударного скачка массовая скорость продолжает возрастать в течение примерно 10 нс, достигает максимума и только затем падает. При этом амплитуда химпика уменьшается на порядок. Отмеченные особенности объясняются разложением нитрометана, сенсибилизированного ДЭТА, во фронте ударной волны, что обусловлено резким увеличением начальной скорости реакции.


12.
УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ АЗИДА СЕРЕБРА И РАСЧЕТ ЕГО УДАРНЫХ АДИАБАТ

А.М. Молодец1, Ю.Н. Журавлёв2
1Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка
molodets@icp.ac.ru
2Кемеровский государственный университет, 650043 Кемерово
Ключевые слова: азид серебра, ударное сжатие, уравнение состояния, динамика кристаллической решетки, первопринципные расчеты
Страницы: 114-119

Аннотация >>
Представлены термическое и калорическое уравнения состояния орторомбической фазы азида серебра. Рассчитаны ударные адиабаты этого материала в виде зависимостей температуры от давления вдоль ударных адиабат материала при различной пористости, а также зависимость скорости ударной волны от массовой скорости. Расчеты проведены для давлений до 3 ГПа, температур 300-500 К, массовых скоростей до 0.4 км/с и начальной пористости 1-1.5. Обсуждается взаиморасположение ударных адиабат и линий равновесия полиморфных превращений азида серебра в обозначенной области термодинамических переменных.


13.
ПРЕДЕЛЬНОЕ УДАРНОЕ СЖАТИЕ МЕТАЛЛОВ УЛЬТРАПЛОТНОЙ УПАКОВКИ

С.С. Бацанов1,2
1Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432 Черноголовка
batsanov@mail.ru
2ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений, 141570 Менделеево
Ключевые слова: ударные волны, сжатие, структура, превращения, катионы
Страницы: 120-124

Аннотация >>
На основе законов сохранения и уравнения Гюгонио выведено простое соотношение для предельного сжатия металлов, объем которых отвечает ультраплотной упаковке катионов. Предсказано, что металлы, предельно сжатые ударными волнами, будут обладать пониженной электронной проводимостью вплоть до уровня полупроводников. В случае поливалентных металлов их дальнейшее сжатие приведет к электронным переходам с повышением зарядов катионов.


14.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КУМУЛЯТИВНОЙ СТРУИ С ДВИЖУЩИМИСЯ ПЛАСТИНАМИ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

И.Ф. Кобылкин1, Н. С. Дорохов2
1Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, 105005 Москва
kobylkin_ivan@mail.ru
2Научно-исследовательский институт стали, 127411 Москва
Ключевые слова: кумулятивная струя, динамическая защита, непрерывное и дискретное взаимодействие, срабатывание и отклонение струи, поперечные волнообразные возмущения струи
Страницы: 125-130

Аннотация >>
Рассмотрены механизмы стационарного и нестационарного взаимодействия металлической кумулятивной струи с лицевой (движущейся навстречу струе) и тыльной (движущейся вдогон струе) пластинами динамической защиты. Определен диапазон параметров взаимодействия, при которых реализуются эти механизмы. Показано, что взаимодействие кумулятивной струи с лицевой пластиной имеет в основном стационарный характер и приводит к срабатыванию струи в поперечном направлении (уменьшению диаметра струи) и отклонению ее на небольшой угол. Взаимодействие кумулятивной струи с тыльной пластиной имеет в основном нестационарный дискретный характер и формирует в струе односторонние поперечные возмущения, которые, развиваясь, приводят к ее искривлению и последующему разрушению.


15.
ОПТИМИЗАЦИЯ ИНИЦИИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МИКРОДЕТОНАТОРА

А.-Цз. Хэ1,2, Н. Янь1, В.-Цз. Гэн1, Т. Чень2, Цз.-Ф. Ма2
1Пекинский технологический институт, 100081 Пекин, КНР
heaijun2008@163.com
2Научно-исследовательский институт промышленной группы Norinco, 100053 Пекин, КНР
Ключевые слова: микродетонатор, манганиновый датчик, выходное давление, инициирование
Страницы: 131-136

Аннотация >>
Исследована инициирующая способность микродетонатора диаметром 0.9 мм и высотой 3 мм. Установлено, что критическая высота навески азида свинца равна 1.8 мм. Определено оптимальное соотношение высот навесок первичного и вторичного взрывчатых веществ в микродетонаторе, которое составляет 0.7-2.3. При одном и том же отношении высот зарядов первичного и вторичного ВВ выходное давление меняется от максимального к минимальному в ряду CL-20, октоген и гексоген.