Главная – Журналы – Поиск по журналам

Численно решена задача о трехмерном нестационарном течении пропановоздушной смеси с непрерывно вращающимися волнами детонации в кольцевом канале между плоскими диском и кольцом, определены критические значения ширины канала и внутреннего диаметра кольца, ограничивающие области их значений, при которых в результате прямого инициирования формируется вращающаяся детонация. Получены расчетные данные, характеризующие зависимость газодинамических параметров течения и интегральных силовых характеристик от ширины канала и внутреннего диаметра кольца.

В вихревой радиальной кольцевой камере диаметром 500 мм реализованы и исследованы режимы непрерывной спиновой, а также пульсирующей детонации водотопливной эмульсии (вода --- керосин ТС-1) при смешении ее с холодным воздухом начальной температуры 293 К. Массовая доля воды в водотопливной эмульсии варьировалась в диапазоне 0.12 ÷ 0.38. При массовой доле воды не больше 0.16 наблюдали режимы с одной поперечной детонационной волной в диапазоне расходов смеси 17.7 ÷ 23.54 кг/с при коэффициенте избытка горючего 1.0 ÷ 1.53. Скорость вращения поперечных детонационных волн составляла 1.78 ÷ 2.03 км/с. Определен верхний предел режимов непрерывной спиновой детонации по массовой доле воды в керосине --- 0.16 ÷ 0.17. Причем в диапазоне 0.17 ÷ 0.38 реализуется пульсирующая детонация с частотами радиальных пульсаций 0.09 ÷ 0.33 кГц. Показано, что при добавках воды в эмульсию не больше 16 % скорости детонации, силы тяги и удельные импульсы близки к параметрам непрерывной спиновой детонации чистого керосина с воздухом. Установлено, что при радиальной подаче воздуха (без завихрения) и тех же удельных расходах смеси отсутствует даже горение.

Приведены обзор и сравнение методов расчета изоэнтроп продуктов детонации по данным экспериментов в постановке цилиндр-тест на примере зарубежного смесевого взрывчатого вещества Composition B. Показано, что классический метод прямого численного моделирования, несмотря на явные преимущества в точности и воспроизводимости результатов эксперимента, является чрезвычайно трудозатратным и существенно зависит как от навыков оператора по последовательному приближению и подбору коэффициентов, так и от настроек задачи и применяемых подходов. Аналитический метод расчета изоэнтроп продуктов детонации дает значительные погрешности и пока не пригоден для практического применения. Альтернативным вариантом является подход, предложенный сотрудниками ОИХФ РАН СССР и апробированный в данной работе.

Рассмотрено реагирование материала с гауссовым распределением реакционной способности, претерпевающего экзотермическое разложение. С использованием ряда приближений можно получить критические условия для простого теплообмена реагирующей системы с окружающей средой. Приближенная формула сводится к классическому условию при малой дисперсии реакционной способности. Приведены результаты численного моделирования динамики выгорания материалов с распределенной реакционной способностью.

Работа посвящена разработке математических моделей и методов моделирования мезоскопических процессов тепловой диссипации и теплопереноса в двухфазном пористом материале при ударно-волновом нагружении. Основное внимание уделено вопросу влияния температурной зависимости механических свойств фаз на формируемое температурное поле ударно-сжатого пористого материала при отсутствии и наличии фазовых превращений. Подробно проанализированы упрощенные аналоги базовой математической модели, применяемые при изучении температурного состояния двухфазного пористого материала с учетом температурной зависимости его механических свойств.

Теоретическая интерпретация экспериментов, в которых была обнаружена способность наночастиц алюминия активировать горение углеводородов, требует разработки моделей горения наночастиц алюминия нового поколения, отличающихся высокой прогностической способностью в отношении не только времени горения, но и других характеристик горения наночастиц. В работе приведен обзор моделей горения наночастиц алюминия, созданных к настоящему времени. Обсуждаются эксперименты по горению наночастиц алюминия за ударными волнами. Предложено объяснение наблюдающейся в опытах зависимости времени горения от концентрации кислорода, основанное на представлениях о расплаве оксида алюминия как о псевдокристаллической структуре с высокой степенью разупорядоченности, в которой равновесие дефектов устанавливается независимо от парциального давления кислорода.

Предложен подход, позволяющий определить характеристики реагирования частиц алюминия в составе аэровзвеси и принимающий в расчет изменение механизмов тепло- и массообмена при уменьшении размера горящей частицы начиная от режима в условиях допущения сплошной среды (длина свободного пробега молекул газа значительно больше диаметра частицы) до свободномолекулярного режима (частицы ультрамалого размера). Моделирование процесса горения частицы алюминия с учетом смены режимов тепломассообмена и уменьшения концентрации кислорода в воздухе в диапазоне изменений коэффициента избытка окислителя от 1.05 до 2.5 и давления от 0.1 до 4 МПа позволило установить определяющий фактор уменьшения средней массовой концентрации окислителя в процессе горения частицы, обусловливающий увеличение времени горения в свободномолекулярном режиме по отношению к времени горения, рассчитанному в предположении сплошной среды.

Приведен анализ экспериментальных данных по импульсному инициированию горения нанотермита Al/CuO. В качестве импульсных источников использовались заряд взрывчатого вещества, электрический разряд и лазерный диод. Рассмотрен процесс диспергирования продуктов реакции смеси ударной волной. Определены критические параметры (минимальная энергия и задержка) при лазерном и электроискровом инициировании. Приведены данные по измерению удельного импульса при использовании нанотермита в микротрастере. В целом результаты показали, что процесс высокоскоростного распространения реакции протекает за счет опережающего распространения горячих промежуточных продуктов в пористом материале. Скорость этого процесса в значительной степени зависит от градиента давления и пористости исходной смеси.

Приведены результаты экспериментального исследования процесса распространения детонации в заряде из пластифицированного взрывчатого вещества на основе ТАТБ в форме полого цилиндра с внутренней медной и внешней алюминиевой оболочками при инициировании нормальной детонации по линии на наружной поверхности заряда. В опыте 1 исследовались особенности распространения детонации под инициатором рентгенографическим методом. Получено, что в плоскости инициирования скорость фронта расходящейся детонационной волны составляет 7.4 км/с. В опыте 2 с использованием многокадрового протонного ускорителя определены форма и положение фронта детонационной волны в различные моменты времени. Оригинальная постановка эксперимента позволила исследовать распространение детонации на углы более 180 °C от линии инициирования. Показано, что в области «тени» точки инициирования скорость детонационной волны по внутренней поверхности заряда ТАТБ уменьшается с 7.4 до 6.5 км/с. При угле ≈90 °C от плоскости инициирования на поверхности медной оболочки зафиксировано развитие неустойчивости Кельвина --- Гельмгольца в виде повторяющихся периодических возмущений. На фронте детонационной волны зафиксировано возмущение в виде «двоения» фронта, которое зародилось около поверхности медной оболочки и распространилось вдоль поверхности фронта по мере его распространения по заряду. Причем «двойной» фронт имеет не только детонационная волна, но и отраженная от медной оболочки ударная волна. Зарегистрированы положения оболочек при разлете и фронты отраженных ударных волн в продуктах взрыва. С помощью метода гетеродин-интерферометра (PDV) проведена непрерывная регистрация скорости движения внутренней и внешней оболочек. Полученные данные могут быть использованы при калибровке численных моделей, содержащих кинетику детонации и уравнения состояния продуктов взрыва ТАТБ. Получены экспериментальные зависимости скорости фронта детонационной волны от кривизны фронта, которые сравниваются с данными других авторов.

Заряды для проникающих боеприпасов должны удовлетворять жестким требованиям, включая высокое энерговыделение, отличные механические свойства, низкую чувствительность к воздействию окружающей среды. Для повышения энергоемкости алюминизированного взрывчатого вещества в литой состав PBX в качестве связующего был введен гидроксилтерминированный фторсодержащий олигомер (HTFB). Методом смешивания/заливки/отверждения с 88 %-м содержанием твердой фазы была отработана система отверждения алюминизированного литого PBX, и проведено ее исследование. Изучены факторы, влияющие на реологические характеристики, процессы формования при отверждении и механические свойства композиции. Определены механические и детонационные характеристики полученных составов, параметры их чувствительности к внешним воздействиям при ограниченном по времени хранении в условиях, когда требуется ускоренный доступ к боеприпасам. Результаты показали, что состав PBX-361-C обладает наилучшим сочетанием технологичности заливки и качества отвержденной отливки. Его плотность, теплота и скорость детонации составляют соответственно 1.962 г/см³, 7 806 Дж/г и 7 603 м/с. Предел прочности при растяжении и сжатии PBX-361-C равен 9.33 и 37.53 МПа соответственно. При испытаниях на быстрое и медленное прогревание, а также при обстреле пулями реакция состава ограничивалась горением или более слабыми формами. Расчетный срок хранения PBX-361-C при комнатной температуре оценен в 7 442 года. Все полученные данные свидетельствуют о высоком потенциале данной композиционной системы для применения в зарядах проникающих боеприпасов.