Главная – Журналы – Поиск по журналам

Экспериментально исследован процесс инициирования пузырьковой детонации в системе “инертная жидкость — пузырьки взрывчатого газа” с помощью детонационной волны в газе. Определены профили давления в волне сжатия в зависимости от длины секции инициирования и начального давления в ней взрывчатой смеси газов. Показано, что из-за влияния объема взрывчатого газа между диафрагмой и верхней границей пузырьковой среды давление во фронте инициирующей волны растет существенно медленней, чем начальное давление. Найдена оптимальная длина секции инициирования, и определены критические (минимальные) давления инициирования в ней и во фронте взрывной волны. Получено, что для фиксированной объемной концентрации газа в пузырьковой среде давление в секции инициирования незначительно возрастает с уменьшением длины секции.

Изложена методика исследования распределения плотности во фронте детонации и его окрестности для конденсированных взрывчатых веществ, основанная на использовании синхротронного излучения. Получены конкретные данные о структуре фронта детонации в тротиле, гексогене и сплаве тротила с гексогеном, сопоставление которых с аналогичными данными других методик подтверждает корректность реализованной методики. Сделан вывод о возможности получения адекватной информации о структуре зоны химической реакции при проведении исследований с зарядами малого диаметра. Вместе с тем показано, что реализуемые в таких зарядах параметры Чепмена—Жуге достаточно далеки от их прогнозируемых значений для безграничной среды. Результаты работы, в том числе и о кривизне фронта детонации в зарядах малого диаметра, дополняют существующие представления об особенностях детонационного превращения в конденсированных взрывчатых веществах.

Рассмотрены методики определения теплоты взрыва взрывчатых веществ (ВВ) с идеальным и неидеальным процессами взрывного разложения. Показано, что теплота взрыва имеет существенное значение для оценки эффективности промышленных ВВ и входит в энергетическое определение работоспособности. Теплота взрыва бризантных ВВ является лишь частью фугасной теплоты взрыва и теплосодержанием газообразных продуктов детонации при их изоэнтропическом расширении из начального состояния до определенной (условиями эксперимента) степени расширения. Термодинамический расчет на основе физически обоснованных уравнений состояния флюидов (газообразных продуктов детонации, находящихся в зоне химических реакций детонационной волны в сверхкритическом состоянии), а также конденсированных фаз наноуглерода (нанографита, наноалмаза и жидкого углерода) позволяет рассчитать теплоту взрыва. Приведены экспериментальные и расчетные значения теплоты взрыва. Термодинамический расчет неприменим к промышленным ВВ ввиду неидеальности детонации. Теплота взрыва промышленных ВВ может быть вычислена по закону Гесса. Теплота взрыва бризантных ВВ не является мерилом мощности. Мощность ВВ характеризуют метательной способностью. Показано, что даже скорость детонации не может характеризовать мощность ВВ. Мощность бризантных ВВ и его параметры детонации определяются плотностью энерговыделения в единице объема зоны химической реакции детонационной волны и мощностью энерговыделения ударного фронта, а не теплотой взрыва, которая не может считаться универсальной характеристикой.

Теория Жуге позволяет оценить скорость детонации по известной ударной адиабате продукта твердофазной химической реакции, инициированной ударной волной. На примере халькогенидов марганца и цинка показано, что полученные оценки близки к экспериментальным значениям скоростей детонации в этих системах.

Проведены расчеты адиабат Гюгонио смесей кварца с алюминием с учетом и без учета химического взаимодействия компонентов за фронтом волны. Показано, что результаты экспериментов при давлении выше 25 ГПа могут быть объяснены не только более быстрым фазовым переходом кварца в стишовит в смеси, но и образованием за фронтом волны оксидов алюминия и кремния.

Ультраплотные ITO (оксид индия с добавкой олова) керамические мишени являются необходимым материалом в производстве оптико-электрических пленок способом распыления. Трудность изготовления мишеней состоит в том, что при высокой температуре ITO-керамика распадается. В данной работе коммерческие нанопорошки ITO-керамики использованы для взрывного компактирования в двух различных сборках и с различными взрывчатыми веществами. Согласно данным эксперимента скорость ударной волны должна быть меньше 4000 м/с, а ударное давление больше 6 и даже 12 ГПа для того, чтобы получить хорошую консолидацию. Образцы быстро спекались при высокой температуре после ударной обработки. С помощью дифференциального термического анализа была определена наиболее подходящая температура спекания ITO-образцов после взрывного компактирования — ≈1000°. Изображения образцов, полученные на сканирующем электронном микроскопе, показали, что ITO-керамика распадалась и сублимировалась при высокой температуре. Измерены оэффициенты расширения: для образцов, спеченных при температуре 1000°, α_l = 7.81 · 10^-6K^-1, при температуре 900° — α_l = 8.8 · 10^-6 K^-1; для коммерческих образцов, полученных горячим изостатическим прессованием, α_l = 6 . 89 ·: 10^-6 K^-1.

Описано взрывное устройство для формирования высокоскоростного фрагмента, позволяющее в полевых условиях имитировать кинетический удар по модели тактической ракеты. Формируемый фрагмент из железа имеет массу около 45 г и скорость 2500 м/с. Для оптимизации параметров формы метаемой оболочки выполнено численное моделирование детонации взрывного устройства и формирования фрагмента с использованием трехмерного метода конечных элементов, реализованного в программе LS-DYNA3D. Для подтверждения результатов предварительного расчета проведены опыты по определению скорости и массы формируемых фрагментов. Для измерения формы и скорости фрагмента использована техника импульсного рентгенографирования. Разработанный генератор фрагментов, формируемых взрывом, может быть использован для проверки эффективности антиракетного оружия. Он также полезен при исследовании стойкости военных сооружений и герметичности строений атомных станций при их ударном поражении.

Представлены результаты экспериментального исследования горения водорода в сверхзвуковом высокоэнтальпийном воздушном потоке в осесимметричных каналах постоянного и переменного сечения. Исследованы условия перестройки течения при организации теплоподвода в каналах различной геометрии. Показано, что при газодинамическом воздействии достигается устойчивое самовоспламенение и появляется возможность управления горением в расширяющихся каналах специального профиля.

Представлены результаты измерений и расчета скорости распространения пропано- и метановоздушных пламен различного состава без добавки и с добавкой 600 ppm триметилфосфата при атмосферном давлении. Скорость распространения пламен определялась методом нулевого потока тепла в горелку, позволяющего стабилизировать пламя на плоской горелке в условиях, близких к адиабатическим. Результаты эксперимента сопоставлены с результатами расчета скорости распространения пламен с помощью программ PREMIX и CHEMKIN с использованием механизма Вестбрука деструкции триметилфосфата и механизма Курана окисления углеводородов. При моделировании метановоздушного пламени также использовался механизм GRI 3.0.

С использованием метода прямого численного моделирования (DNS — direct numerical simulation) разработана база данных для расчета турбулентных пламен смесей сжимаемых неперемешанных газов пиролиза древесины. Для моделирования горения смеси пиролизного газа и воздуха использовался редуцированный кинетический механизм. Исследовалось уравнение эволюции мгновенной поверхностной плотности пламени, основанное на понятии относительной скорости. Нормальная составляющая этой скорости почти постоянна относительно кривизны, в то время как составляющая, связанная с кривизной, стремится привести фронт пламени к плоской форме. Скорость деформации служит основным источником растяжения пламени. Нормальная составляющая ответственна как за положительный, так и за отрицательный вклад в площадь пламени. А составляющая, связанная с кривизной, является прежде всего стоком, поскольку в нем преобладает эффект кривизны. Влияние деформации и кривизны анализируется путем рассмотрения их корреляций со скоростями реакций. Скорости реакций растут с увеличением положительных скоростей деформации вследствие увеличения площади поверхности пламени, а также с уменьшением кривизны. Проанализированные результаты полезны при разработке моделей турбулентного горения. Наконец, предложена и рассмотрена новая модель для средней вариации скалярной скорости диссипации, основанная на подходе скалярного подобия. Сравнение с результатами прямого численного моделирования показывает, что предложенная модель обеспечивает значительное улучшение по сравнению с существующими моделями.