Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2009 номер 1

Описано влияние разбавления азотом и подогрева реагентов на соосное струйное диффузионное пламя сжиженного газа, стабилизированное с помощью плохообтекаемого тела, для двух случаев: подогретый воздух; подогретые воздух и топливо. Результаты экспериментов показали, что при добавлении N₂ в поток топлива длина пламени увеличивается, что объясняется снижением температуры пламени; доля длины пламени, свободная от сажи, также увеличивается, что может быть обусловлено уменьшением концентрации топлива и температуры пламени. С ростом температуры реагентов и толщины кромки плохообтекаемого тела длина пламени, а также доля длины пламени, свободная от сажи, уменьшаются. Найдено, что индекс эмиссии NO_x при добавлении азота сокращается для всех конфигураций горелки, что можно объяснить уменьшением времени пребывания газовой смеси в пламени. При увеличении толщины кромки и температуры реагентов индекс эмиссии NO_x также возрастает соответственно вследствие увеличения времени пребывания и теплового эффекта.

Исследуется влияние модуляции скорости набегающего на пламя газа на среднюю скорость распространения пламени над “мелкой” жидкостью. Показано, что средняя скорость пламени зависит от частоты модуляции. Если частота модуляции больше собственной частоты колебаний пламени, то при наложении возмущений скорость пламени сначала возрастает, а затем постепенно возвращается к исходному значению. При частотах, близких к собственной частоте колебаний пламени, средняя скорость распространения пламени постоянна, но больше исходной.

Предложена и численно проанализирована стационарная модель фильтрационного сжигания газа с учетом условий на входе в пористое тело и условий теплообмена с газовой фазой, окружающей горелочное устройство, и с теплообменником. Определены области параметров, в которых реализуется режим горения газа с узкой реакционной зоной вблизи внешней поверхности пористого тела. Дана оценка механических напряжений, возникающих в пористом теле вследствие высоких значений градиента температуры и давления газа в порах. Построены зависимости скорости сжигания газа и радиационного потока тепла с поверхности горелки от технологических параметров.

Впервые исследованы закономерности горения смесей Ti—C насыпной плотности в условиях продува образца инертным газом путем вакуумирования одного из торцов реакционной ячейки. Проведенные эксперименты показали, что испытуемые смеси в кварцевых стаканчиках не поджигались и не горели в отсутствие потока инертного газа (аргона). Увеличение скорости откачки газа из образца увеличивало скорость установившегося горения смеси титана с сажей, а для смеси титана с графитом наблюдалась стабилизация плоского фронта горения. Показано, что наличие небольшого перепада давления (не выше 10⁵ Па) дает возможность управлять процессом горения, а также подтверждает основные постулаты конвективно-кондуктивной теории горения гетерогенных конденсированных систем.

Экспериментально исследован процесс агломерации при горении твердых ракетных топлив в поле перегрузок при значении перегрузки, не превышающем 60. Эксперименты проведены в условиях варьирования направления и величины перегрузки. Определены количество, химический состав, дисперсность агломератов, а также структура поверхностного слоя в зависимости от величины и направления перегрузки. Наиболее существенной особенностью действия отрывающих перегрузок является рост массы агломератов вплоть до некоторого предельного значения, а действия прижимающих перегрузок — образование на поверхности горящего топлива слоя конденсированных продуктов. Полученные данные позволили уточнить общую физическую картину формирования агломератов и горения алюминизированных топлив, а также определить круг проблем при функционировании двигателей в летных условиях в связи с наличием конденсированных продуктов сгорания.

Представлены результаты экспериментального исследования горения смесевых твердых топлив на двойном окислителе (перхлорат аммония/октоген) в диапазоне давлений 0.03÷0.1 МПа. Исследованы системы, содержащие порошок алюминия микронных размеров АСД-4) и ультрадисперсный порошок алюминия марки . Показано, что замена АСД-4 на в топливных системах приводит к росту скорости горения. Выявлено влияние дисперсности алюминия и коэффициента избытка окислителя на показатель в степенном законе скорости горения. Определена область значений коэффициента избытка окислителя, соответствующая эффективной замене микронного алюминия на ультрадисперсный, для которой показатель в степенном законе скорости горения снижается.

Построена математическая модель неизотермического синтеза в механоактивированной системе, учитывающая фазовый переход в одном из реагентов. Приведены результаты исследований влияния фазового перехода на кинетику неизотермического химического взаимодействия предварительно активированной смеси для двух предельно различных режимов синтеза: волнового и объемного.

Представлены результаты исследования чувствительности прессованных образцов тетранитропентаэритрита, содержащих 5% (по массе) частиц Ni—C с характерными размерами 60÷100 нм, к инициированию взрыва лазерными импульсами (1.06 мкм, 15 нс). Установлено, что чувствительность образцов плотностью, равной плотности монокристаллов, увеличивается приблизительно в 7 раз относительно образцов, не содержащих наночастицы.

Исследован распад азида свинца (АС), пентаэритриттетранитрата (тэн) и их слоевой системы под действием вибрации. Определена чувствительность этих веществ к удару и вибрации. Установлено, что чувствительность слоевой системы АС + тэн к вибрации, характеризуемая степенью разложения, значительно выше, чем у чистого тэна, но меньше, чем у АС. Обсуждены особенности механизма распада указанных веществ при небольших значениях параметров вибрации и температур разогрева образцов.

Впервые измерены тепловые потоки в стенки проточной камеры сгорания различной геометрии в режимах непрерывной спиновой детонации топливно-воздушных смесей при нестационарном нагреве. Проведено сравнение полученных тепловых потоков с наблюдаемыми в режиме обычного турбулентного горения для одной и той же камеры сгорания. В качестве окислителя использовался воздух, горючее — ацетилен или водород. При одинаковых расходах топлива уровни тепловых потоков в стенки как при непрерывной спиновой детонации, так и при обычном горении близки и при выходе на стационарный режим в среднем составляют ≈1 МВт/м²(≈0.5% от потока энтальпии продуктов по сечению канала). Как при детонации, так и при горении максимальные тепловые потоки проникают в стенки в области смесеобразования (тепловыделения). При детонации в области тепловыделения (области распространения фронта детонационной волны) осуществляется регенеративное охлаждение стенок камеры потоком свежей смеси. Эффективность регенерации уменьшается вниз по потоку ввиду уменьшения времени контакта стенок с холодной смесью и увеличения времени касания стенок с горячими продуктами. Повышенный нагрев сохраняется и ниже фронта, где регенерация исчезает, но температура продуктов высока. Характер нагрева стенки в зоне вращения фронта спиновых детонационных волн зависит от их числа: с увеличением количества волн зона максимального тепловыделения сужается.

На основе концепции горячих точек выполнены оценки основных физических факторов, определяющих макрокинетику химических реакций в гетерогенных кристаллических взрывчатых веществах. Показано, что в пластифицированном ТАТБ макрокинетика определяется в основном скоростью распространения горения из микроочагов реакции (горячих точек), а в пластифицированном октогене — плотностью микроочагов.

По экспериментальным ударным адиабатам рассчитаны скорости звука в смесях железа с серой и кремнием при высоких давлениях. Методом боковой разгрузки измерены скорости звука за фронтом ударной волны в железосерных и железокремниевых образцах. Проведено сравнение расчетов и результатов измерений скорости звука с геофизическими данными для внешнего жидкого ядра Земли.

Представлены результаты исследования тонкой кристаллической структуры детонационных алмазов марки ДАЛАН, синтезированных из графита и сажи. Отмечен существенно различающийся фазовый состав порошков алмаза; изучены структурное и структурно-морфологическое состояния частиц алмаза. По данным просвечивающей электронной микроскопии охарактеризованы основные типы и подтипы детонационных алмазов. Сделаны предположения относительно их образования в процессе детонационного синтеза.

Впервые высокотемпературный твердофазный синтез проведен с использованием энергии взрыва, совмещенного с ударным сжатием. Исследованы состав и структура сплава, полученного данным методом синтеза стехиометрической смеси Тi+Аl. Микроструктура двухфазного (γ + α₂) интерметаллического сплава отличается от структуры сплавов, полученных методом горячего взрывного прессования при близких значениях температуры предварительного разогрева и ударного давления, а также от структур, получаемых методами порошковой металлургии. Отмечено значительное увеличение выхода γ-фазы.