Главная – Журналы – Поиск по журналам

Проведено сравнение характеристик пограничного слоя с горением при стабилизации пламени ребром и уступом. Получены данные о тепловом пограничном слое, о скорости срыва пламени и скорости испарения этанола в воздушный поток с турбулентностью до 26 %. Показано, что температура во внешней области пограничного слоя и скорость срыва пламени за ребром выше, чем за уступом. При обоих способах стабилизации пламени интенсивность испарения соответствует переходному режиму массообмена.

Представлены результаты экспериментального исследования рабочего процесса в модели прямоточной камеры сгорания, работающей на подогретом керосине со сверхзвуковым потоком воздуха на входе с числами Маха 3 и 3.5. Испытания проводились в импульсной трубе по схеме присоединенного воздухопровода при полных температурах 2350÷3250 К и давлениях 3.2÷12.0 МПа. Получены данные по условиям воспламенения и эффективности горения керосина. Показана принципиальная возможность использования критерия Озавы и его модификации для описания области устойчивого горения керосиновоздушной смеси в канале со стабилизаторами в виде ниш и уступов, обтекаемых существенно трехмерным потоком.

Разработана кинетическая модель, позволяющая рассчитывать эмиссионные характеристики гомогенных камер сгорания, работающих на метане и синтез-газе. Тестирование модели проведено с использованием широкого набора экспериментальных данных по концентрациям NO, CO, OH в ламинарных пламенах и горелке Бунзена, а также по концентрациям OH, NO, CO в гомогенной камере сгорания, работающей на смеси синтез-газа с воздухом. Показано, что при одинаковой температуре продуктов сгорания, т. е. при одинаковой термодинамической эффективности, камера сгорания, работающая на синтез-газе, эмитирует большее количество NO, CO и CO₂ по сравнению с камерой сгорания на метане. Хотя использование в качестве топлива синтез-газа позволяет организовать устойчивое горение ультрабедных смесей и получить очень низкие концентрации NO и CO на выходе из камеры сгорания (≈ 1÷3 ppm), тем не менее количество CO₂ в выхлопе даже в случае очень бедных смесей (α ≈ 3) существенно больше, чем при использовании метана.

Для диффузионно-кинетической модели горения пористой частицы углерода в воздухе исследована структура зоны реакции углерода с реакционными газами внутри пористой частицы. Показано, что при заданной кинетике реакции взаимодействия углерода с кислородом зависимость скорости горения пористой частицы от ее внутренней поверхности неоднозначна, что связано с резкой зависимостью скорости реакции углерода с кислородом от температуры. Для получения однозначной зависимости необходимо использовать кинетическое уравнение для скорости реакции углерода с кислородом с более низкой энергией активации, чем экспериментально определенная величина.

Для моделирования двухстадийного горения гидрореагирующего топлива в прямоточном гидрореактивном двигателе использованы камера сгорания высокого давления и реактор металл/пар. В качестве металлической добавки исследованы порошки алюминия, магния, алюмомагниевого сплава 50/50 (AM) и алюмомагниевого механосплава 50/50 (b-AM), полученного в шаровой мельнице. Порошки характеризовали с использованием сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового и термогравиметрического анализов. Определена эффективность реагирования Al в исходном (сырьевом) металле в горячем паре, а также при двухстадийном горении топлива. Результаты исследований показали, что Mg и Al в составе сплавов AM и b-AM полностью реагируют в воздухе при нагревании до температуры 950 °C. По данным рентгенофазового анализа продукты реакции обоих сплавов в горячем паре содержали оксид магния MgO и шпинель Al₂MgO₄, в рентгенограммах также зарегистрированы пики дифракции Al. Эффективность реагирования Al с горячим паром в составе сплавов AM и b-AM была намного выше, чем в случае чистых порошков Al. Топливные композиции на основе полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (HTPB), такие как HTPB-AP-(b-AM)-Mg и HTPB-AP-AM-Mg, продемонстрировали лучшую эффективность реагирования Al, чем системы HTPB-AP-Al-Mg и HTPB-AP-Al.

Рассмотрены методы восстановления скорости газового потока по измерению скорости частиц дисперсной фазы и показано, что существующие подходы ограничены малой скоростной неравновесностью фаз. Для измерения скорости газа в высокоградиентных потоках предложена методика коррекции данных PIV-диагностики на основе измерения параметров скоростной релаксации частиц. Методика экспериментально апробирована в потоке за проходящей ударной волной с субмикронными трассерами, показана возможность ее применения в течениях с газодинамическими разрывами.

Проведено исследование горения гранулированной смеси титана с сажей, помещенной в кварцевую трубку, при продуве засыпки аргоном или азотом. Поток газа (спутная фильтрация) обеспечивался наличием фиксированного перепада давления на входе и выходе из трубки, не превышавшего 1 атм. Проанализированы возможные режимы горения гранулированных смесей, связанные с наличием более сложной иерархии масштабов (микро, макро и мезо), отличной от порошковых смесей (микро, макро). Проведено сравнение скоростей горения порошковых и гранулированных смесей. Экспериментально установлено увеличение скорости горения при использовании гранулированных смесей. Показано, что продув гранулированной смеси Ti + 0.5C спутным потоком газа приводит к увеличению скорости горения. Установлено, что за распространение фронта горения гранулированной смеси Ti + 0.5C в потоке азота или аргона отвечают различные реакции. Показано, что в отличие от порошковых смесей Ti + 0.5C при горении гранулированного состава Ti + 0.5C в потоке азота наблюдается только один фронт. Доказано, что при распространении фронта горения в гранулированной смеси Ti + 0.5C существенную роль играет излучение.

Предложена гетерогенная модель безгазового горения бинарных дисперсных систем, объединяющая описание микромасштабных процессов межфазного взаимодействия в ячейке смеси с макромасштабным описанием, что позволяет с позиций континуального подхода механики сплошных сред описывать физико-химические превращения, рассчитывать фазовый состав конечных продуктов. На основе анализа диаграммы состояния системы Ni—Al предложены схемы металлохимических реакций образования и разложения интерметаллических фаз. Численно решена задача о распространении волны СВС и эволюции пространственного распределения концентраций интерметаллических фаз при горении смеси порошков Ni и Al. Получена двухволновая структура волны горения, приведено сопоставление с данными экспериментов.

Изложена физико-математическая постановка совместной газодинамической и геометрической задачи моделирования внутрикамерных процессов и расчета внутрибаллистических характеристик бессопловых РДТТ, разработаны метод и алгоритм решения задачи. Для расчета параметров в переднем объеме двигателя применены осредненные нестационарные уравнения внутренней баллистики, а для канала заряда и выходного конуса — одномерные газодинамические уравнения в квазистационарной постановке. Программный комплекс проверен расчетом внутрибаллистических характеристик двигателя, который утилизировался без соплового блока и моделировал внутрикамерные процессы бессоплового РДТТ в течение полного времени работы. Расчетными исследованиями определены конструктивные особенности, рабочие параметры двигателей и характеристики составов, влияющие на реализацию энергетики топлив в бессопловых РДТТ. Показано, что по основному энергетическому параметру — удельному импульсу тяги бессопловые РДТТ в зависимости от условий сравнения (одинаковые степени расширения и профили сопла и выходного конуса) незначительно уступают или практически сближаются с традиционными РДТТ.