Главная – Журналы – Поиск по журналам

Получены выражения для компонент вектора вихря скорости за ударной или детонационной волной криволинейной формы, распространяющейся в сверхзвуковом неоднородном потоке горючего газа. Рассматриваются плоские и осесимметричные течения газа. Набегающий поток в общем случае является вихревым с заданным распределением параметров. Получено, что для осесимметричных течений формулы для компонент вектора вихря, лежащих в плоскости течения, имеют такой же вид, как и для установившихся осесимметричных течений. Показано, что, как и в случае установившихся течений, нормальная по отношению к волне компонента вектора вихря остается непрерывной при переходе через поверхность разрыва, а в случае осесимметричных течений непрерывной остается также и величина, равная отношению касательной компоненты вектора вихря, расположенной в плоскости течения, к плотности, хотя по отдельности сами величины терпят разрыв.

Формирование несгоревших "карманов" при газовой детонации проходит по двум механизмам: продольному и поперечному. Основу продольного механизма составляет продольная неустойчивость детонационного фронта. В поперечном механизме к формированию несгоревших карманов ведет взаимодействие поперечных волн. В данной работе поперечный механизм исследован посредством численного двумерного моделирования распространения газовой детонации в канале. По мере распространения детонации в канале возникает структура фронта, включающая в себя тройные точки, поперечные волны, падающий скачок и маховскую ножку. Возникновение несгоревших карманов объясняется взаимодействием между поперечными волнами или соответствующими тройными точками, которые отрывают часть реагента от детонационного фронта. Наблюдалось увеличение размера несгоревших карманов и глубины проникновения в продукты с ростом энергии активации, а также изменение формы карманов с энергией активации.

Проведены эксперименты, позволяющие оценить время изотермического превращения модельных углеводородов (этилена, бензола, нафталина) в твердые углеродные наночастицы. Использована оптическая методика в сочетании с ударной трубой, с помощью которой экспериментально изучена длительность начальных стадий реакций до появления свечения с непрерывным спектром в видимом диапазоне. Это излучение вызвано образующейся новой (конденсированной, не газовой) фазой атомов углерода при пиролизе углеводорода за фронтом отраженной ударной волны. Измерения основаны на регистрации момента появления излучения с длиной волны λ = 750 нм. Длительности индукционных периодов заключены в диапазоне 12÷160 мкс и уменьшаются с ростом температуры в диапазоне 1920÷2560 К для каждого углеводорода, а также с ростом числа атомов углерода в молекуле пиролизуемого углеводорода. По результатам измерений длительностей начальных стадий реакций оценены кажущиеся энергии активации образования нанодисперсных углеродных частиц: для этилена — 204 кДж/моль, бензола — 65 кДж/моль, нафталина — 44 кДж/моль.

Экспериментально исследована ранняя стадия скоростной релаксации капли воды в потоке за ударной волной в условиях деформации и разрушения. Выполнены измерения аэродинамического сопротивления капли по динамике перемещения передней кромки, и показана сильная его зависимость от времени наблюдения. Проведено сравнение этих данных с сопротивлением, полученным по динамике центра массы капли. Показано, что сопротивление центра массы сравнимо с сопротивлением твердой сферы и значительно меньше определенного по передней кромке. Предложен возможный физический механизм этого эффекта, основанный на задержке старта центра массы капли из-за особенностей установления внешнего и внутреннего течений на ранней стадии скоростной релаксации.

Техника измерения профиля электропроводности за фронтом детонационной волны с разрешением порядка 0.1 мм применена к анализу зоны реакции в неоднородных взрывчатых веществах. Исследованы смеси тротил — гексоген; гексоген с добавками воды, NaCl и насыщенного водного раствора NaCl, а также чистый гексоген низкой плотности. Показано, что дисперсность ВВ может существенно влиять на структуру зоны реакции. Наиболее узкая проводящая зона (0.22 мм) наблюдалась в мелкодисперсном гексогене плотностью 1.2 г/см³.

Изучалась возможность непрерывного распространения ударной волны за счет реакции в образцах из смесей цинк — сера и марганец — сера, нагружаемых ударной волной от взрыва заряда пентолита. Исследовались образцы различной номинальной плотности (62 и 86% от теоретически возможной), диаметром 50 мм, помещенные в легкую оболочку. По длине образцов (≤ 280 мм) устанавливались пьезоэлектрические игольчатые датчики. Результаты экспериментов показали, что во всех четырех типах образцов ударная волна, введенная в образец, быстро затухает и переходит в акустическую. Более того, в высокоплотных образцах часть образца, максимально удаленная от взрывчатого вещества, оставалась целой и непрореагировавшей, что ясно свидетельствует о том, что волна после прохождения 100 мм вдоль образца не в состоянии инициировать реакции. На основании этого сделано заключение, что энергии, передаваемой от реакции вперед в ударную волну, недостаточно для предотвращения ее затухания при распространении по образцу.

Представлены результаты наблюдений гидроакустических, акустических и сейсмических эффектов от масштабных взрывов мощностью 0.5, 2 и 5 т. Опыты были проведены в ноябре 1999 г. в Мертвом море на глубине 70 м (485 м ниже уровня океана). Основная цель эксперимента — калибровка сейсмических станций Международной мониторинговой системы на Ближнем Востоке с использованием точных времен прибытия и феноменологических особенностей источника подводных взрывов. Взрыв максимальной интенсивности соответствовал сейсмической магнитуде около 4 и был зарегистрирован на расстоянии до 3500 км. Сейсмические и гидроакустические наблюдения, полученные в ближней зоне от источника взрыва, были использованы для оценки параметров проведенных взрывов. Путем подбора кривой, описывающей профили давление — время получена оценка энергии прямой ударной волны — 30.8% от полной энергии взрывчатого вещества. Тротиловый эквивалент заряда массой 5000 кг используемого взрывчатого вещества Chenamon был определен в 4010 кг, что соответствует оценке изготовителя для энергии Chenamon ≈80% от ТНТ.

Взрывным компактированием порошков получены образцы композитов на основе матриц из алюминия и сплава алюминия с никелем, упрочненные частицами металлического стекла. В образцах отсутствуют "маховские отверстия", трещины и какие-либо явные дефекты. Массовая доля аморфной фазы варьировалась в диапазоне 5÷20%. Рентгенодифракционный и дифференциальный термический анализы композитных образцов показали, что в ходе компактирования аморфная фаза сохранилась в исходном состоянии и не подверглась кристаллизации. Фотографии, полученные на сканирующем электронном микроскопе, показали, что частицы металлического стекла равномерно распределены в матрице. Твердость композитов по Роквеллу выше, чем у монолитного алюминия, и пропорциональна массовой доле упрочняющей аморфной фазы.

Представлены результаты численного исследования влияния тепловых и граничных условий на структуру ламинарного и турбулентного диффузионного пламени при вдуве водорода через пористую поверхность и при его горении в потоке воздуха. Сопоставляются два типа граничных условий — при заданной постоянной по длине температуре пористой поверхности T_w = const при любых интенсивностях вдува горючего; при постоянной температуре подаваемого через пористую стенку горючего T' = const. Первый случай реализуется при горении жидкого топлива, температура испаряющейся поверхности которого остается неизменной. При вдуве газообразного горючего, как правило, реализуется режим T' = const. Показано, что, несмотря на значительное различие профилей скорости и температуры в этих случаях, коэффициенты поверхностного трения в ламинарном потоке для обоих режимов близки. В турбулентном режиме влияние тепловых граничных условий на трение и теплообмен сказывается в значительной мере. Кроме того, установлено, что тепловой поток в стенку характеризуется ярко выраженным максимумом в зависимости от интенсивности подачи топлива. Показано принципиальное отличие влияния горения на трение и теплообмен в ламинарном и турбулентном режимах течения.

В рамках теплодиффузионной двухкомпонентной модели предсказано существование двух фронтов реакции при горении газа в микроканале с подогревом. Показано, что после самовоспламенения пламя разделяется на два фронта с разной светимостью. Один фронт распространяется против потока, другой по потоку, и через некоторое время обе волны горения затухают. После некоторой задержки процесс повторяется и происходит новое самовоспламенение от горячих стенок. Показано, что общепринятая модель с бесконечно узкой зоной химической реакции, не учитывающая явную зависимость скорости реакции от концентрации, не описывает данное явление. С помощью скоростной видеосъемки процесса горения пропановоздушной смеси получены экспериментальные данные, которые подтверждают возможность образования двух фронтов реакции. Кроме того, эксперимент показал возможность образования трех пиков реакции и двух делений волны горения за один цикл периодического воспламенения и затухания.