Экспериментально найдены основные параметры волн горения баллиститных порохов с добавками октогена при давлениях 20, 50 и 100 атм. Показано, что добавки октогена уменьшают скорость горения, температуру поверхности, тепловыделение в реакционном слое конденсированной фазы и скорость тепловыделения в газе вблизи поверхности. Показано, что эти добавки увеличивают интенсивность высокотемпературных газовых реакций, что ведет к сокращению протяженности зоны газофазного реагирования. Установлено, что для октогенсодержащих баллиститных составов справедливы три первых объединенных закона для параметров зон горения, найденные ранее для простых баллиститных порохов (нитроклетчатка — нитроглицерин). Это — закон газификации, связывающий скорость горения с температурой горящей поверхности, закон тепловыделения в к-фазе, связывающий относительное тепловыделение в к-фазе с параметром р/m1/2, и закон теплоотвода из газа. Справедливость объединенных законов для октогенсодержащих баллиститных составов показывает, что горение этих порохов контролируется баллиститными компонентами.
Исследовано формирование и распространение волны фотохимической реакции. Условием распространения является «просветление» продуктов реакции. Скорость волны прямо пропорциональна произведению квантового выхода на интенсивность света и обратно пропорциональна концентрации поглощающего агента. Получено значение времени выхода на стационарный режим. Проведен анализ «остановки» фотохимической волны. Исследовано влияние периодического изменения интенсивности света на распространение волны. Рассмотрены примеры волн фотохимических реакций.
М. В. Алексеев, И. Г. Фатеев*
"Сургутский государственный университет, 626400 Сургут *Тюменская государственная архитектурно-строительная академия, 625001 Тюмень"
Страницы: 30-33
Приведены результаты экспериментального исследования воспламенения и погасания полиметилметакрилата под действием лазерного излучения с плотностью потока q = 200–1000 Вт/см2. Показано, что при потоках лазерного излучения q > 220 Вт/см2 воспламенение происходит в газовой фазе в центре переднего фронта кольцевого вихря на достаточном удалении от поверхности образца. При q ⩽ 220 Вт/см2 воспламенение происходит одновременно в двух местах над поверхностью. Воздействие лазерного излучения при q > 220 Вт/см2 на полиметилметакрилат после воспламенения в газовой фазе при комнатной температуре и атмосферном давлении воздуха не приводит к выходу на стационарный режим горения, всегда наблюдается погасание.
Предложена нестационарная математическая модель каталитического окисления сероводорода в неподвижном слое с образованием конденсированной серы. Получены аналитические решения модели. Показано существование стационарного фронта окисления сероводорода. Приведены оценки скорости движения фронта, времени его установления, влияния активности катализатора на формирование фронта. Проведено сравнение аналитических решений с экспериментальными данными.
Построена модель, описывающая отраслевую структуру экономики города и потенциал развития отдельной отрасли в зависимости от коэффициентов агломерационной привлекательности. Анализ поведения этих коэффициентов во времени позволил выделить базовую составляющую, отражающую институциональные и инфраструктурные условия функционирования экономики города, на которые у мэрии есть рычаги воздействия. Предложены сценарии симуляции инвестиционной политики администрации города, на основе которых построены матрицы простых и кумулятивных мультипликативных эффектов в отраслевой структуре экономики города. На примере г. Новосибирска выделены отрасли - локомотивы социально-экономического развития, дана характеристика взаимовлияния отраслей.
С помощью сканирующего электронного микроскопа и рентгеновского микрозондового анализатора исследованы структура и состав поверхности горения загашенного при различных давлениях пороха Н с катализаторами (PbO2, CuO, PbO2+CuO). На основании полученных результатов рассчитан коэффициент теплопроводности слоя над поверхностью горения катализированных порохов, значение которого в 1,5–15 раз больше коэффициента теплопроводности газа. Расчет теплового баланса к-фазы пороха Н с добавками показал, что рост скорости горения обусловлен увеличением количества тепла, поступающего в к-фазу из зоны над поверхностью горения. Таким образом, ведущей стадией горения катализированных порохов является зона над поверхностью горения, а не реакционный слой к-фазы, как в случае пороха без катализаторов.
Рассмотрена задача о самовоспламенении сжимаемого реагирующего газа в пристенном пограничном слое за одиночной ударной волной в трубе с адиабатической стенкой. В приближении одностадийной химической реакции показана возможность опережающего самовоспламенения газа в пограничном слое по сравнению с самовоспламенением в ядре потока. Взрыв в пограничном слое происходит локально, причем в окрестности взрывающейся частицы газа имеется конечный градиент периода индукции самовоспламенения. Рассчитанная скорость волны самовоспламенения (спонтанного пламени) близка к местной скорости звука, что свидетельствует о возможности зарождения сильной взрывной волны. При учете неадиабатичности стенки исследуемый эффект проявляется при многократном сжатии реагирующей смеси ударными волнами или простыми волнами сжатия, а также для стенки из материала с низкой теплопроводностью.
В. В. Афанасьев, С. А. Абруков, Н. И. Кидин*, А. К. Кузьмин
"Чувашский государственный университет, 428015 Чебоксары *Институт проблем механики РАН, 117527 Москва"
Страницы: 34-39
Экспериментально изучены концентрационные и температурные интервалы возбуждения и молчания звуковых колебаний ламинарного кинетического поющего пламени при изменении концентрации, расхода и начальной температуры пропановоздушной смеси. Измерением интенсивности распределения переменной составляющей излучения радикала СН на длине волны 4315 Å и разности фаз между колебанием давления и скорости тепловыделения по высоте пламени показано, что основная часть переменного тепловыделения для поддержания и усиления колебаний давления в соответствии с критерием Рэлея происходит в результате периодического изменения площади поверхности пламени на вершине его конуса. Установлена прямая связь между появлением концентрационных и температурных интервалов возбуждения и молчания звуковых колебаний с изменением разности фаз.
Проведено численное исследование на пределе горения безгазовой смеси в узком цилиндрическом канале с образованием пристенного слоя непрореагировавшего вещества. Рассмотрена перестройка пульсирующего режима распространения волны горения, вызванная теплопотерями, а также градиенты температуры и глубины превращения в образце.
Экспериментально исследовано влияние угла атаки в диапазоне от нуля до 20° на предельную скорость потока воздуха и скорость горения узких пластин из промышленных титановых сплавов.
О. А. Голованова1, Ю. О. Пунин2, А. С. Высоцкий1, В. Р. Ханнанов1 1 Омский государственный университет 2 Санкт-Петербургский государственный университет golovanoa2000@mail.ru
Ключевые слова: моногидрат оксалата кальция, период индукции, аминокислоты, ингибирование, крис-таллизация
Страницы: 501-508
На основе экспериментального материала рассмотрен комплекс проблем, связанных с особенностями кристаллизации уэвеллита в присутствии добавок. С помощью рентгенофазового анализа установлено, что образующиеся во всех изучаемых условиях осадки представлены одноводным оксалатом кальция. Присутствие в растворе ионов магния, гидрофосфат-, фосфат- и сульфат-ионов оказывает ингибирующее действие на кристаллизацию одноводного оксалата кальция. При этом тормозящий эффект добавки растет пропорционально увеличению концентрации добавки. Экспериментально доказано, что аминокислоты оказывают различное влияние на зародышеобразование: одни (глутаминовая, глицин, лизин и др.) ингибируют процесс, другие (пролин, аланин, валин и др.) выступают в качестве катализатора, а ряд аминокислот (серин, фенилаланин) оказывает незначительное действие на нуклеацию.
С. Л. Силяков, В. Н. Санин, В. И. Юхвид
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432 Черноголовка ssl@ism.ac.ru
Страницы: 29-34
Показано влияние диаметра и высоты реакционного объема на горение смесей CrO3/Cr2O3/C/Al и CrO3/Cr2O3/B2O3/Al. Определены пределы гравитационной сепарации по высоте и диаметру металлической и оксидной фаз в расплаве продуктов горения. Для объяснения полученных результатов предложена качественная модель процесса, в которой жидкофазное состояние среды во фронте и за фронтом горения определяет особенности процессов, протекающих в изученных системах.
Моделируются наблюдаемые в экспериментах автоколебания цилиндра в плоском канале, ширина которого незначительно превышает диаметр цилиндра, под действием натекающего потока жидкости. В рамках модели безотрывного потенциального обтекания цилиндра с помощью обобщенного метода изображений рассчитываются коэффициенты присоединенных масс цилиндра. В моменты касания цилиндра и стенки меняется знак циркуляции, ее значение определяется с использованием метода граничных элементов и условия непротекания жидкости в точке контакта. В уравнениях движения цилиндра учитываются сила Жуковского и сила сопротивления, пропорциональная квадрату скорости.
Ю. М. Милёхин, А. Н. Ключников, В. С. Попов, В. П. Мельников
Федеральный центр двойных технологий <Союз>, 140090 Дзержинский, Fcdt@monnet.ru
Страницы: 38-46
Создан программный комплекс для сопряженной задачи моделирования внутрикамерных процессов функционирования скрепленного с корпусом осесимметричного заряда твердого топлива, позволяющий прогнозировать внутрибаллистические, прочностные и газодинамические характеристики ракетного двигателя в течение полного времени его работы. Проведенными исследованиями расчетных и экспериментальных внутрибаллистических характеристик удалось продемонстрировать качественно новые возможности расчетного метода для прогнозирования и исследовать ряд интересных закономерностей внутренней баллистики ракетного двигателя на твердом топливе. Обосновано снижение или исключение согласующих коэффициентов в законе скорости горения топлива при прогнозировании, уменьшение разбросов и сокращение количества испытаний двигателей, необходимых для отработки характеристик, а также показано, что режим газодинамически устойчивой работы двигателя определяется модулем упругости топлива.
Экспериментально исследованы скорость распространения пламени сверху вниз по бумаге и распределение температуры перед фронтом пламени при повышенном давлении гелиево- и азотно-кислородной среды. Скорость распространения пламени возрастает с увеличением концентрации кислорода и при замене азота на гелий в окислительной атмосфере и слабо зависит от давления. Тепловой поток из зоны химической реакции на поверхность материала передается в основном теплопроводностью через газовую фазу, в ∼2,3 раза больше в гелиево-кислородной среде по сравнению с азотно-кислородной и практически не зависит от давления.
Исследованы свойства системы уравнений, описывающей процесс нестационарного распространения конвективного фронта пламени в пористом сжимаемом твердом топливе в рамках двухскоростной модели, учитывающей различие давления в газе и напряжений в конденсированной фазе. Определен тип системы уравнений в зависимости от разности скоростей и давлений в фазах. Показано, что в частных предельных случаях осуществляется непрерывный переход к известным ранее решениям.
Для модели горения смеси двух углеводородов проведен детальный параметрический анализ локальных бифуркаций стационарных состояний. Построены зависимости стационарных состояний от различных параметров. На основе использования специфики задачи уравнения бифуркационных кривых выписаны в явном виде.
Рассмотрено влияние вида инертного разбавителя в окислительной атмосфере на температуру пламени, градиент температуры у поверхности материала, скорость выгорания в кристаллических условиях горения ПММА. Показано, что температура пламени практически не зависит от вида инертного разбавителя. Градиент температуры возрастает с увеличением числа Le окислительной атмосферы. Предельная массовая концентрация кислорода имеет функциональную связь с теплоемкостью инертного разбавителя. Скорость выгорания полимера зависит от коэффициента теплопроводности и теплоемкости инертного разбавителя, числа Грасгофа и от массопереноса.
Впервые рассмотрена задача о зажигании конденсированного вещества в постановке линейной теории термоупругости с учетом связности полей деформации и температуры. Решение проведено с использованием методов сращиваемых асимптотических разложений и пограничных функций. Показано, что время зажигания существенно возрастает по сравнению с результатом чисто тепловой теории, напряжения вследствие больших градиентов температур в химически реагирующей системе могут достигать величин, близких к пределам прочности многих веществ.
Экспериментально изучена феноменология, закономерности и механизм распространения фронта горения по железоалюминиевому термиту в длинномерном канале. Описана динамика изменения ориентации фронта горения в зависимости от калорийности смеси и предложен механизм этой динамики. Показано, что существуют пределы горения в вертикальном и продольном направлениях по ширине канала и калорийности смеси.
Представлены физико-математическая модель и результаты численных исследований температуры газа, элетропроводности плазмы, температуры микропламени вокруг частиц алюминия, а также неполноты сгорания углеродного компонента порошкообразного топлива в поли- и монодисперсном приближении при движении двухфазной смеси в камере сгорания генератора плазмы. Установлена степень влияния учета дефектности кристаллической структуры углеродных частиц на изменение этих величин, а также показано, что в условиях генератора плазмы полидисперсная модель в отличие от монодисперсной менее чувствительна к выбору моделей горения частиц углерода.
Разработана теоретическая модель горения и газификации пористых коксов в смеси реакционных газов (диоксид углерода, пары воды, водород, кислород). Рассматриваются процессы тепло- и массопереноса, а также химическое реагирование веществ в газовой фазе и кинетика гетерогенных реакций внутри пористой структуры кокса. Модель дает возможность определять скорость, а также состав продуктов горения и газификации кокса. Приведены расчетные зависимости скорости горения кокса от состава окисляющих газов и интенсивности тепло- и массообмена кокса с газом.
Исследовались спектры горения одиночных частиц Mg в воздухе и углекислом газе при атмосферном давлении. Получены экспериментальные зависимости времени горения от исходных размеров частиц. Показано, что время высвечивания паров металла и окисла всегда меньше полного времени интегрального свечения частицы. Впервые обнаружено, что при горении в углекислом газе пары окиси магния исчезают раньше, чем пары самого металла. Это объясняется тем, что на стадии горения уменьшается скорость газофазной реакции магния с углекислым газом по мере увеличения количества образующейся моноокиси углерода.
Построено автомодельное решение нестационарной плоской одномерной задачи диффузионного горения поверхности топлива в чисто гетерогенном режиме, когда горючее находится в конденсированной фазе, а окислитель и продукты – в газообразной. Законы сохранения потоков массы и энергии через поверхность раздела фаз, на которой происходит энерговыделение в результате горения, позволяют замкнуть систему дифференциальных уравнений для газовой и конденсированной фаз и получить в гомобарическом приближении точное решение задачи. Полученное решение определяет в зависимости от времени скорость выгорания поверхности, профили температуры в газе и конденсированной фазе, профили концентраций газообразных реагентов и позволяет исследовать зависимость основных характеристик процесса от значений внешних определяющих параметров.
На установке для сжигания угля в кипящем слое в режиме розжига вначале неподвижного и холодного зернистого слоя реализована распространяющаяся сверху волна псевдоожижения – горения. Изложенные представления о физике явления качественно согласуются с полученной из опытов зависимостью характеристик процесса от определяющих параметров. Предложен режим розжига с принудительным движением волны.
Г. И. Бородкин, П. А. Заикин, В. Г. Шубин
Новосибирский институт органической химии им. Н. Н. Ворожцова Сибирского отделения РАН gibor@nioch.nsc.ru, Zaikin@nioch.nsc.ru, vshubin@nioch.nsc.ru
Ключевые слова: NF-реагент, электрофильное фторирование, селективность, экодружественные рас-творители, вода, фенолы, ацетанилид, гетероароматические соединения
Страницы: 637-642
Исследовано взаимодействие бис(тетрафторбората) 1-фтор-4-хлорметил-1,4-диазониабицикло[2.2.2]октана (F-TEDA-BF4) с фенолом, ацетанилидом и их производными, резорцином, 1-, 2-нафтолами и 6-метоксихинолином в воде. В некоторых случаях фторирование ароматических соединений в воде протекает более селективно, чем при использовании органических растворителей.
Приведены результаты минералогических и термобарогеохимических исследований нижнекорового ксенолита скаполитсодержащих гранулитов из трубок взрыва фергусит-порфиров Юго-Восточного Памира (Таджикистан). Во всех минералах (в том числе гранате, клинопироксене и скаполите) этих гранулитов обнаружены первичные расплавные включения, которые изучены с применением термометрических и микрозондовых (EPMA, SIMS, Раман) методов. Установлено, что составы включений соответствуют кислым (от риодацитов до риолитов), существенно-калиевым расплавам нормальной и повышенной щелочности с содержанием Н2О до 4 мас. %, Cl до 0.8 мас. % и СО2 около 1 мас. %. Расплавы деплетированы в отношении HREE и имеют высокие Th/U (7.7-9.4). По расплавным включениям и минералогическим термобарометрам показано, что изученный скаполитсодержащий гранулит кристаллизовался при температуре около 1000°С и давлении примерно 15 кбар. Наиболее вероятным процессом образования этой породы являлось инконгруэнтное плавление карбонатсодержащего биотит-кварц-плагиоклазового субстрата в нижнекоровых условиях. Плавление сопровождалось кристаллизацией граната, клинопироксена, сфена, плагиоклаза и скаполита, которые в виде включений захватывали микропорции выплавляющихся кислых расплавов. Эти минералы образовались не из расплава, а в его присутствии. Высококальциевый скаполит (Ме67-69) кристаллизовался вместо плагиоклаза при высоких содержаниях СО2 (около 1 мас. %) и Cl (до 0.8 мас. %) в выплавках в присутствии богатого СО2 флюида.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
