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

2013 год, номер 6

1.
НАНОЧАСТИЦЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ: СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА (ОБЗОР)

М.К. Бернер1, В.Е. Зарко2, М.Б. Талавар1
1Организация по запрещению химического оружия (OPCW), 2517 Гаага, Нидерланды
2Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, 630090 Новосибирск
zarko@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: наночастицы, газогенерирующие топлива, энергетические материалы
Страницы: 3-30

Аннотация >>
Замена порошков металлического горючего микронных размеров в составе твердых газогенерирующих топлив на наноразмерные стала в последние десятилетия общей тенденцией при создании новых видов топлива. Введение нанокомпонентов позволяет получать топлива с уникальными свойствами. Появление наноструктурированных газогенерирующих топлив открывает новые направления в области разработки высококонцентрированных и эффективных источников энергии. В настоящее время стремительно развиваются технологии крупномасштабного производства нанометаллических порошков и других наноструктурированных материалов с заданными характеристиками. В статье представлены классификация, описание и критический анализ основных методов производства наноразмерных и наноструктурированных материалов, используемых для производства газогенерирующих топлив. Перечислены основные преимущества, а также трудности, возникающие при использовании наноматериалов в топливных составах. Анализируются конкретные вопросы, связанные с высокой реакционной способностью и пирофорностью наноматериалов, и обусловленные ими риски. Обсуждены методы сохранения поверхности наноматериалов и ее пассивации. Основное внимание уделено методам, которые наиболее широко используются, а также тем, которые сегодня считаются перспективными.


2.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ДИФФУЗИОННОГО ГОРЕНИЯ КАПЛИ С УЧЕТОМ НЕСКОЛЬКИХ НЕЗАВИСИМЫХ РЕАКЦИЙ

В.М. Гендугов, Н.Н. Смирнов, В.В. Тюренкова
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 119992 Москва
tyurenkova.v.v@yandex.ru
Ключевые слова: газ, жидкость, капля, горючее, испарение, горение, диффузия
Страницы: 31-40

Аннотация >>
Исследовано стационарное горение капли жидкого горючего в среде газообразного окислителя при равновесном и неравновесном испарении с поверхности. Исходя из того, что взаимодействие горючего и окислителя не ограничивается одной реакцией, а идет, как правило, по цепному или нецепному многостадийному механизму, проведено обобщение метода Шваба — Зельдовича для нескольких реакций. Полученные результаты показали, что указанный способ решения, тестированный для случая двух реакций, эффективен при решении задач горения.


3.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗОНАНСНОЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ

К.Ю. Арефьев1,2, А.В. Воронецкий2, М.А. Ильченко1
1Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, 111116 Москва
arefyev@ciam.ru
2Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, 105005 Москва
voron@mx.bmstu.ru
Ключевые слова: система воспламенения, пульсации давления, газодинамический резонанс, ЖРД малой тяги, резонатор Гартмана
Страницы: 41-46

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования особенностей работы резонансной газодинамической системы воспламенения применительно к процессу запуска ЖРД малой тяги. Определены динамические характеристики процесса запуска, исследованы закономерности изменения спектральных характеристик пульсаций давления в камере сгорания стендового образца ЖРД малой тяги при воспламенении топливной смеси с помощью газодинамической системы.


4.
К ТЕОРИИ ГОРЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР

О.В. Лапшин, В.К. Смоляков
Отдел структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН, 634050 Томск
ovlap@mail.ru
Ключевые слова: граничная кинетика, диффузия, режимы горения
Страницы: 47-52

Аннотация >>
Рассмотрена задача о горении тонкопленочных композиций с учетом конечной скорости реакции на межфазных границах. Получены формулы, определяющие скорость горения в диффузионном режиме и в режиме, лимитируемом граничной кинетикой. На основе этих формул предложены методики оценки параметров диффузионной и граничной кинетики. Исследованы нестационарные режимы горения, выявлены особенности перехода от кинетического режима к диффузионному.


5.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА В БЕЗГАЗОВЫХ СИСТЕМАХ, ПОМЕЩЕННЫХ В ЭЛЕКТРОПРОВОДНУЮ СРЕДУ

С.А. Бостанджиян, И.С. Гордополова, В.А. Щербаков
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432 Черноголовка
bosschg@gmail.com
Ключевые слова: электротепловой взрыв, моделирование, инертный нагрев, зажигание
Страницы: 53-61

Аннотация >>
Проведено математическое моделирование электротеплового взрыва в цилиндрических образцах, окруженных кольцевым слоем электропроводного материала. Вся система находится в цилиндрическом металлическом корпусе, электроизолированном от электропроводной среды. Теплообмен с окружающей средой протекает по закону Ньютона. Получено аналитическое решение задачи определения стационарных температурных полей при инертном нагреве в отсутствие химических источников тепла. Определены критические условия электротеплового взрыва (мощность электрического тепловыделения). В надкритическом режиме в некотором диапазоне мощности электрического тепловыделения происходит воспламенение на оси образца. При больших значениях мощности электрического тепловыделения осуществляется зажигание с поверхности образца.


6.
АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ В ПРОЦЕССЕ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА

А.И. Кирдяшкин, Р.М. Габбасов, Ю.М. Максимов, В.Г. Саламатов
Отдел структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН, 634021 Томск
maks@fisman.tomsk.ru
Ключевые слова: горение, гетерогенная система, акустическая эмиссия
Страницы: 62-67

Аннотация >>
Экспериментально установлено, что при протекании СВС реакционные системы (Ni—Al, Ti—B, Mo—B и др.) генерируют акустические колебания в диапазоне частот от 5 Гц до 1.1 МГц с импульсной мощностью до 17 Вт. Обнаружено, что горение различных систем характеризуется индивидуальным набором динамических параметров акустической эмиссии в режимах малоупорядоченных дискретных импульсов и высокоупорядоченных автоколебаний. Показано, что пространственная зона акустической эмиссии локализована вблизи волны горения. Проведен анализ механизмов акустической эмиссии СВС.


7.
НЕСТАЦИОНАРНОСТЬ ПРОЦЕССА В МОДЕЛИ ПВРД

В.М. Левин1, В.Н. Караслв1, Л.Л. Картовицкий1, Е.А. Крымов2, О.А. Скачков2
1Московский авиационный институт, 125993 Москва
vadimlevin@yahoo.com
2Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина, 105005 Москва
oa_skachkov@mail.ru
Ключевые слова: прямоточный ВРД, двухсекционная камера сгорания, авиационный керосин, рабочий процесс, неустойчивость
Страницы: 68-75

Аннотация >>
По результатам испытаний модуля ПВРД в условиях внешнего обдува, моделирующего полет летательного аппарата при числе Маха, равном 5, обсуждается процесс горения углеводородного топлива в пульсирующем режиме.


8.
АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНОМ ЭРОЗИОННОМ ЭФФЕКТЕ

К.О. Сабденов, М. Ерзада
Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилëва, 010008 Астана, Казахстан
sabdenovko@yandex.kz
Ключевые слова: отрицательный эрозионный эффект, критическое число Вилюнова, число Булгакова — Липанова, кинетическая энергия движения газа, начальная температура горения твердого топлива
Страницы: 76-86

Аннотация >>
Проведен расчет скорости горения при отрицательном эффекте эрозии с использованием аналитических методов и в рамках простой модели химической реакции в газовой фазе A → B. В модели учитывается переход части тепловой энергии в кинетическую энергию движения газовых продуктов горения вдоль поверхности газификации топлива. Решения получены для случаев, когда толщина ламинарного подслоя больше и меньше ширины зоны горения в газовой фазе. Результаты расчета подтверждают ранее сделанный авторами вывод: слабое проявление отрицательного эрозионного эффекта при снижении начальной температуры топлива вызвано сужением области его возникновения.


9.
О ПОДВОДНОМ ГОРЕНИИ БАЛЛИСТИТНОГО ТОПЛИВА В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ ПРИ ДВИЖЕНИИ ФРОНТА ГАЗООБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ВЕКТОРА ПЕРЕГРУЗОК

В.Д. Барсуков, С.В. Голдаев, Н.П. Минькова, С.А. Басалаев
НИИ прикладной математики и механики при Томском государственном университете, 634050 Томск
barsukov@niipmm.tsu.ru
Ключевые слова: баллиститное топливо, перегрузка, водная среда, подвижный локализатор зоны горения, фронт газообразования
Страницы: 87-92

Аннотация >>
Обсуждены результаты экспериментов по подводному горению баллиститного топлива в поле центробежных сил при движении фронта газообразования по направлению действия перегрузок. Реализация необходимых условий горения обеспечивалась использованием подвижного локализатора зоны горения, представляющего собой надеваемый на исследуемый образец топлива стакан из термостойкого материала.


10.
НЕПРЕРЫВНАЯ СПИНОВАЯ ДЕТОНАЦИЯ УГОЛЬНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ПЛОСКОРАДИАЛЬНОЙ КАМЕРЕ ПРОТОЧНОГО ТИПА

Ф.А. Быковский1, С.А. Ждан1,2, Е.Ф. Ведерников1, Юрий А. Жолобов2
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
bykovskii@hydro.nsc.ru
2Новосибирский государственный университет, 630090 Новосибирск
Ключевые слова: непрерывная спиновая детонация, вихревая плоскорадиальная камера сгорания, каменный уголь, структура течения
Страницы: 93-99

Аннотация >>
Исследованы режимы непрерывной спиновой детонации частиц каменного угля в потоке воздуха в плоскорадиальной камере проточного типа диаметром 500 мм. Использован измельченный кузбасский длиннопламенный каменный уголь с размером частиц 1÷7 мкм, содержащий 24.7 % летучих и 14.2 % золы, влажностью 5.1 %. Для транспортирования угля в камеру и промотирования химической реакции на поверхности твердых частиц подмешивали водород. С целью снижения потерь давления воздуха в каналах, соединяющих коллектор и камеру, их сечение увеличивали до предельных размеров (25 см2) и уменьшали диаметр выходного отверстия камеры. Изменяли также угол направления потока воздуха и геометрию камеры. Достигнут минимальный уровень перепада давления в каналах подачи воздуха (16 %) при сохранении устойчивости непрерывной спиновой детонации в камере. Построена область реализованных режимов непрерывной спиновой детонации в координатах "коэффициент расхода горючего — удельный расход смеси". Результаты исследования детонационного сжигания твердых топлив могут найти практическое применение в энергетике, химической промышленности, в решении вопросов снижения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, в частности шлаками.


11.
НЕЭМПИРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЗАРЯДА ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ МОЛЕКУЛЫ 2,4-ДИНИТРОБЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ

П. Сринивасан1, С. Н. Астана2, П. Кумарадхас1
1Университет Перияр, 636011 Салем, Индия
kumaradhas@yahoo.com
2Лаборатория исследования высокоэнергетических материалов, 411021 Пуна, Индия
Ключевые слова: энергетические материалы, расчет кристаллической структуры, электронная плотность, лапласиан электронной плотности, электростатический потенциал, чувствительность к удару
Страницы: 100-111

Аннотация >>
Энергетические параметры, такие как плотность, прочность связи и чувствительность к удару, определяют детонационную мощность и эксплуатационную безопасность взрывчатого вещества (или ракетного топлива). Однако экспериментальная оптимизация этих параметров представляет собой сложную задачу, поэтому до начала синтеза имеет смысл найти эти параметры, применяя численные неэмпирические методы расчета кристаллической структуры, а также квантово-химические методы в сочетании с AIM-анализом. В работе проведен расчет плотности кристалла 2,4-динитробензойной кислоты по моделям кристаллических структур, полученным путем расчета ab initio. Проведено сопоставление с экспериментальными данными. Анализ топологических характеристик связей показал, что наиболее слабыми и, следовательно, наиболее чувствительными в молекуле являются связи C—NO2. Чувствительность связей оценена по методу Мюррея. Рассчитана чувствительность к удару. Установлено наличие больших областей отрицательного электростатического потенциала вблизи групп NO2 и карбоксильных групп. Эти участки молекулы являются реакционно-активными.


12.
ПАРАМЕТРЫ ДЕТОНАЦИИ ПРЕССОВАННЫХ ЗАРЯДОВ БЕНЗОТРИФУРОКСАНА

А.Ю. Долгобородов, М.А. Бражников, М.Н. Махов, Н. Е. Сафронов, В. Г. Кириленко
Институт химической физики им. Н. Н. Семëнова РАН, 119991 Москва
aldol@chph.ras.ru
Ключевые слова: бензотрифуроксан, детонация, оптическая пирометрия, температура, теплота взрыва, метательная способность
Страницы: 112-120

Аннотация >>
Пирометрическим методом проведены измерения яркостной температуры и профилей давления продуктов детонации прессованных зарядов бензотрифуроксана, экспериментально определены теплота взрыва и метательная способность. Температура продуктов детонации (4 100±150 К) оказалась существенно ниже расчетных значений, приведенных в большинстве опубликованных теоретических работ. Бензотрифуроксан имеет более высокую теплоту взрыва по сравнению с октогеном, но уступает ему по скорости разлета оболочки (методика Т-20) и по энергии Гарни.


13.
УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ УДАРНОГО СЖАТИЯ В МЕГАБАРНОМ ДИАПАЗОНЕ ДАВЛЕНИЯ

А.М. Молодец, Д.В. Шахрай, А.С. Савиных, А.А. Голышев, В.В. Ким
Институт проблем химической физики РАН, 142432 Черноголовка
molodets@icp.ac.ru
Ключевые слова: ударно-волновое сжатие, полимеры, коэффициент Грюнайзена, уравнение состояния
Страницы: 121-129

Аннотация >>
Приведены полуэмпирические уравнения состояния (термическое и калорическое) для расчета не только кинематических (скорость ударных волн, массовая скорость, реверберация волн), но и термодинамических (температура, давление, сжатие) параметров монолитного и пористого политетрафторэтилена при высоких давлениях ударного сжатия. Уравнения состояния предназначены для моделирования волновых взаимодействий в ударно-волновых экспериментах в рамках разработанного гидрокода. Уравнения проверены путем сравнения модельных расчетов с опубликованными результатами экспериментов и с данными собственных опытов по ударному сжатию монолитных и пористых образцов политетрафторэтилена в диапазоне 10÷170 ГПа.