Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены результаты экспериментального исследования характеристик закрученного потока с формированием вихревых структур в горелочном устройстве радиального типа в изотермических и реагирующих условиях при различных параметрах крутки потока. Для изотермических условий получены распределения средних и пульсационных полей скоростей, в том числе привязанных к фазе прецессирующего вихря, проведен анализ пульсаций давления, индуцируемых прецессирующим вихрем, а также определен вклад прецессирующей вихревой структуры в общий уровень турбулентности. Исследования проводились с помощью современных бесконтактных экспериментальных методов диагностики потока, таких как оптическая визуализация и PIV (particle image velocimetry). Для регистрации акустического поля, порождаемого прецессией вихревого ядра (ПВЯ), были использованы четыре измерительных микрофона с отборниками давления. Для выявления вклада ПВЯ в общий уровень турбулентности использовался метод разложения на ортогональные моды (proper orthogonal decomposition, POD), который применялся для анализа распределений скорости, полученных методом PIV. Эксперименты показали, что в изотермическом случае ПВЯ, возникающая после преодоления параметром крутки значения S = 0.6, представляет собой односпиральную вихревую структуру, вклад которой в общий уровень кинетической энергии турбулентности составляет до 27 %. Для реагирующих условий проведена визуализация факела при различной крутке потока, измерены частотные характеристики ПВЯ, возникающей в потоке при S ≥ 0.6. Показано, что зависимость безразмерной частоты ПВЯ как функции крутки потока S имеет одинаковый немонотонный характер как в случае горения, так и в изотермическом случае.

На основе уравнений Эйлера проведено численное моделирование взаимодействия ударной волны в газе с горючим газовым пузырем повышенной плотности. Описаны три качественно различных режима инициирования детонации: прямое инициирование детонации в передней части пузыря при достаточно высоких числах Маха падающей волны и инициирование детонации в задней части пузыря в результате преломления волны и фокусировки вторичных скачков уплотнения при меньших числах Маха. Показано, что режим инициирования детонации существенно зависит как от интенсивности ударной волны, так и от плотности смеси в пузыре. На основе серии расчетов построена диаграмма режимов инициирования детонации и показано, что эффект фокусировки ударной волны позволяет достичь успешного инициирования детонации при многократно меньшей интенсивности падающей волны по сравнению с прямым инициированием.

Численно исследовано течение в камере сгорания в форме кольцевого зазора между пластинами с многоголовой вращающейся детонацией. Предполагается, что однородная пропановоздушная смесь с заданными параметрами торможения поступает в камеру сгорания через элементарные сопла, равномерно заполняющие внешнее ограничивающее ее кольцо. Газодинамические параметры смеси определяются как функции параметров торможения и статического давления в зазоре. Получены условия формирования заданного числа волн в многоголовой волне детонации, связанные с размерами камеры сгорания и параметрами инициаторов. Установлено максимальное число волн при заданных размерах камеры сгорания. Существование максимального критического числа волн в многоголовой детонации связано с блокировкой подачи горючей смеси. При рассмотренных геометрических параметрах области течения наблюдалось формирование от одной до восьми вращающихся детонационных волн. Получено, что при неравномерном расположении инициаторов постепенно происходит выравнивание взаимных углов между волнами, составляющими многоголовую детонацию. Для расчетов, проводившихся на суперкомпьютере МГУ «Ломоносов», использовался оригинальный вычислительный комплекс, в котором реализованы модифицированный метод Годунова и одностадийная кинетика реакций.

Описана новая СВЧ-методика измерения скорости газификации в нестационарном режиме. Особенность методики заключается в том, что для определения убыли массы в процессе газификации проводится измерение изменяющейся во времени резонансной частоты СВЧ-резонатора с исследуемым образцом, осуществляемое путем последовательной регистрации резонансных характеристик датчика. При этом обеспечивается независимость результатов измерений от изменения добротности резонатора в процессе газификации образца топлива. Испытан действующий макет датчика, представляющего собой коаксиальный резонатор, в котором исследуемый образец помещен в область максимального электрического поля. Экспериментально показано, что чувствительность (отношение изменения резонансной частоты к изменению внутреннего диаметра образца) датчика новой конструкции в 2-4 раза выше, чем у предыдущей модели датчика.

Представлены результаты экспериментального исследования процессов термического разложения и зажигания высокоэнергетических материалов (ВЭМ), содержащих окислитель, горючесвязующее вещество и дисперсные добавки алюминия, боридов алюминия AlB₂ и AlB₁₂, аморфного бора. С применением термического анализатора Netzsch STA 449 F3 Jupiter и экспериментального стенда, включающего в себя СО₂-лазер непрерывного действия, изучены характеристики реагирования и зажигания двух базовых составов ВЭМ на основе ПХА/СКДМ/Ме и ПХА/НА/МПВТ/Ме при разной скорости нагрева. Установлено, что при низких плотностях теплового потока (q < 130 Вт/см²) нитрат аммония разлагается и плавится, образуя на реакционной поверхности жидкий слой и увеличивая время задержки появления пламени ВЭМ, содержащих Al, AlB₂ и AlB₁₂. При увеличении плотности теплового потока влияние жидкого слоя на реакционной поверхности образца снижается за счет увеличения температуры поверхности, скорости оттока газообразных продуктов разложения и испарения слоя.

Представлена сопряженная физико-математическая модель горения смесевого твердого топлива с добавкой полидисперсного порошка бора, в которой над поверхностью твердого топлива учитываются газодинамические процессы в двухфазной, многоскоростной, многотемпературной теплопроводной среде, а также процессы теплопереноса и реагирования в твердом топливе. На поверхности топлива ставятся граничные условия равенства тепловых и массовых потоков компонентов топлива. Из численного решения системы уравнений определена зависимость скорости горения смесевого твердого топлива, содержащего частицы бора, от давления над поверхностью топлива.

Приведены результаты исследования зажигания девяти марок углей Кузнецкого бассейна лазерными импульсами (120 мкс, 1 064 нм). В зависимости от плотности энергии лазерных импульсов в общем процессе зажигания углей можно выделить три типа процесса, различающихся пороговыми, временными и спектрально-кинетическими характеристиками. Первый тип связан с зажиганием факелов на поверхности угольных частиц, второй и третий - с инициированием различных типов термохимических реакций в объеме частиц. Интенсивность и длительность свечения пламен, а также высота столба пламени определяются плотностью энергии лазерных импульсов.

Определены детонационные характеристики алюминизированного ЭмВВ плотностью ≈0.5 г/см³ с массовым содержанием алюминия до 20 %. Добавление алюминия приводит к увеличению скорости детонации и давления детонации по сравнению с параметрами чистого ЭмВВ. Замена алюминия на молотое стекло приводит к уменьшению и скорости детонации, и давления. Увеличение детонационных характеристик алюминизированного ЭмВВ может быть связано с частичной реакцией алюминия до плоскости Чепмена - Жуге. Также измерена яркостная температура продуктов детонации алюминизированных ЭмВВ. Показано, что она уменьшается при добавлении алюминия в ЭмВВ. Этот результат демонстрирует сложное влияние добавки алюминия на детонационные характеристики ЭмВВ.

Представлен методический подход к обоснованию параметров бортов карьера на основе комплексных геомеханических исследований горных пород в прибортовых массивах по кернам, взятым из специально пробуренных инженерно-геологических скважин. Определены размеры структурных блоков, индекс качества и коэффициент структурного ослабления массива. В лабораторных условиях изучены прочностные и физические свойства горных пород. Оценка устойчивости бортов карьера различными методами расчета позволила убедиться в хорошей сопоставимости полученных результатов. Рекомендованы оптимальные параметры бортов карьера.

Экспериментально и теоретически показано, что в процессе плоского деформирования сыпучей среды образуются кластеры с размерами порядка 10 - 15 диаметров частиц. Исследован процесс двухосного сжатия. Установлено, что возможны четыре основных режима деформирования, которым соответствуют разные конфигурации кластеров. Режимы чередуются между собой весьма сложным образом. Процесс деформирования обладает памятью, показатель Херста равен 0.84. Предельные нагрузки, соответствующие различным режимам, могут различаться между собой в 2 - 3 раза. В задачах горного дела, связанных с деформированием сыпучих сред, расчеты механического состояния областей с размером менее 80 - 100 диаметров частиц должны делаться не по континуальным моделям среды, а методом дискретных элементов.