Проведено экспериментальное исследование и математическое моделирование процессов горения распыленного жидкого углеродного топлива в высокотемпературном сверхзвуковом потоке. Сравнение результатов расчета с экспериментом показало, что предложенная модель течения может быть использована для определения характеристик горения распыленного керосина в сверхзвуковых камерах сгорания.
Рассмотрено турбулентное горение однородной смеси и образование токсичных веществ. Построена модель, исходящая из представления о том, что основной процесс окисления происходит в узких зонах, а полное догорание топлива и образование окислов азота – во всем объеме слабонеравновесных продуктов сгорания. Первая стадия описана с помощью уравнения для плотности вероятностей температуры. Проанализированы его решения и показано, что скорость распространения в среднем плоского пламени целиком определяется условиями на его передней (примыкающей к свежей смеси) границе. Вторая стадия процесса описана с помощью уравнения для средних концентраций. Средние значения скоростей реакций вычислены по результатам исследования плотности вероятностей температуры.
Скорость пламени в потоке за ударной волной оценивается по фоторегистрограммам расширения очага пламени, возникающего в зоне между УВ и фронтом горения при режимах перехода горения в детонацию. Измеренная величина близка к разности между скоростями движения УВ и массового потока газа в ней и значительно превышает расчетную скорость нормального пламени, что указывает на турбулентный характер горения за УВ.
Представлены экспериментально полученные значения скорости распространения фронта горения конденсированного вещества в глухом зазоре в зависимости от высоты зазора и среднего давления. Установлено, что фронт горения может распространяться как монотонно (что характерно для относительно высоких значений давления и зазора), так и в результате появления и развития дополнительных очагов горения на некотором удалении от основного фронта горения. При низких уровнях давления, главным образом при малой высоте зазора, наблюдалось неустойчивое распространение фронта горения по поверхности конденсированного вещества.
С помощью метода зондовой масс-спектрометрии исследована структура пламени гомогенизированного смесевого состава на основе перхлората аммония с размером частиц <50 мкм и полибутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами с соотношением компонентов, близким к стехиометрическому при давлении 0,08 атм. Определены профили температуры и концентраций 17 стабильных компонентов в пламени. Проведено моделирование структуры пламен рассматриваемого и ранее исследованного смесевых составов на основе решения системы дифференциальных уравнений, описывающих течение реагирующего многокомпонентного газа с учетом теплопроводности и диффузии, а также кинетического механизма, содержащего 58 элементарных стадий и 35 компонентов. Получено удовлетворительное согласие расчетных и экспериментальных данных. Произведена оценка констант скорости некоторых малоизученных или совсем не изученных стадий. Полученные данные могут быть использованы при создании модели горения смесевых твердых топлив па основе ПХА.
В работе представлены результаты численного исследования структуры пламен СТТ на основе ПХА и ПХА + ПБК. Процесс горения моделируется с помощью формальной кинетики, детализированной на основе экспериментальных данных по горению слоевой системы при давлениях ∼0,26 атм. Для построения решения используется упрощенная система уравнений, получаемая из полной системы Навье –Стокса предельным переходом М → 0. Для давлений ∼40 атм исследована структура пламен, получены величины тепловых потоков в к-фазу.
Приводится вывод уравнений газовой динамики, описывающих течение продуктов сгорания топлива в несимметричном кольцевом канале в двумерной нестационарной постановке. Уравнения газовой динамики решаются совместно с формулами, описывающими тепловые процессы. Численным анализом установлены основные закономерности процессов зажигания топливной шашки, размещенной несимметрично в корпусе газогенератора. Анализ выполнен для случаев вложения шашки с эксцентриситетом или с перекосом.
Экспериментально определены значения плотности прессования и дисперсности легкоплавкого компонента в смеси Zn—S. для которой реализуются условия СВС. Установлена возможность управления размером анизотропной структурной зоны столбчатых кристаллов посредством изменения дисперсности серы.
Выполнено численное исследование закалки СВС-образца при высокой интенсивности теплоотвода от внешней поверхности. Рассмотрена двухстадийная реакция, протекающая в режимах слияния, управления и отрыва. Установлено, что в режимах управления и отрыва при закалке фиксируется значительное количество промежуточной фазы. В режиме слияния доля промежуточного продукта в закаленном образце мала. Показана возможность применения метода закалки импактной струей воды для исследования процессов фазо- и структурообразования при СВС.
Проведен анализ процесса фазоразделения продуктов взаимодействия высокотемпературных металлотермических смесей с учетом конечности скорости распространения фронта горения. Делается вывод о самоускоряющемся характере данного процесса. Вводится понятие периода индукции фазоразделения. Получено его математическое выражение для случая, когда время коалесценции металлических капель превышает время их образования.
