Главная – Журналы – Поиск по журналам

Для моделирования гетерогенного горения осесимметричных пористых объектов предложена численная модель, которая позволяет изучать процессы как при принудительной фильтрации, так и в условиях естественной конвекции. Исследовано влияние расположения зоны зажигания на горение в цилиндрическом пористом реакторе. Показано, что при принудительной фильтрации процесс аналогичен плоскому случаю: волна горения движется вверх и вбок от очага зажигания, полностью выжигая твердое горючее вещество, при этом газ стремится огибать горячие зоны и течь по более холодным областям. В условиях естественной конвекции, как и в плоском случае, в начальный момент времени в окрестности очага горения возникают вихревые течения газа, которые существенно влияют на приток окислителя в зону реакции. При этом направление распространения волн горения в осесимметричном случае может существенно отличаться от таковых в плоском случае.

Представлена физико-математическая модель искрового зажигания и горения взвеси порошка бора в пропановоздушной смеси. Получены зависимости критической энергии искрового зажигания от радиуса и массовой концентрации частиц, содержания пропана в газовзвеси бора. Установлены зависимости стационарной скорости распространения пламени во взвеси порошка бора в пропановоздушной смеси от радиуса и массовой концентрации частиц, содержания пропана в газовзвеси бора. Получено количественное соответствие расчетно-теоретических значений скорости распространения пламени во взвеси порошка бора в пропановоздушной смеси с известными экспериментальными данными.

Предложена усовершенствованная математическая модель газификации твердого пористого горючего при фильтрации через него горячих газов. На примере полиметилметакрилата исследованы режимы газификации как при постоянном перепаде давления на входе и выходе из газификатора, так и при постоянной скорости газа на его входе. В случае постоянного перепада давления газификация горючего материала происходит дольше и температура газа на выходе увеличивается медленнее, чем в случае постоянной скорости газа на входе при сопоставимых условиях.

Качественная трансформация низкоскоростного ламинарного пламени в турбулентное (за счет естественной или искусственной неустойчивости) и формирование уходящих вперед волн сжатия изучены достаточно подробно. Дискуссионным является вопрос о природе возникновения очага реакции в области между головной волной сжатия и следующим за ней на удалении фронтом пламени, а также вопрос о динамике взаимодействия этого очага с основными структурными элементами. Именно тип этого очага (медленное или взрывное сгорание) определяет его последующее взаимодействие с фронтом волны сжатия - безударное или ударно-волновое расширение, способное в итоге сформировать детонационную волну. В данной работе в качестве способа перевода очага реакции во взрывной тип обсуждается его усиление за счет возникающего при распространении пламени резонанса продольных акустических колебаний горячих продуктов реакции и исходной горючей смеси. Именно резонанс с его многократным увеличением амплитуд газодинамических параметров способен эффективно осуществить переход горения в детонацию. Обсуждены различные стадии перехода, сделаны соответствующие оценки, согласующиеся с экспериментами.

Методами механики многофазных сред исследовано взаимодействие гомогенных и гетерогенных детонационных волн в смесях алюминия в кислороде и водорода в кислороде с облаком капель воды. Определены основные механизмы взаимодействия: распространение ослабленной детонационной волны со скоростью, меньшей скорости Чепмена-Жуге, и срыв детонации. Определены критические условия распространения детонации в водяных завесах. Проведено сравнение критических условий с результатами моделирования подавления детонации с помощью облаков инертных частиц.

Представлены результаты математического моделирования распространения воздушных ударных волн при взрыве метана в горных выработках с учетом их взаимодействия с быстровозводимыми парашютными перемычками. Парашютные перемычки способны снизить интенсивность ударной волны при интенсивности набегающей ударной волны, не превышающей критического давления срыва перемычки. Газодинамическая методика расчета взрывобезопасных расстояний позволяет учитывать парашютные перемычки, установленные в различных местах выработок, и проводить расчет параметров ударных волн, прошедших за перемычку.

Описывается влияние добавки водорода и разбавления углекислым газом на изменение скорости и параметров турбулентности (интегральный и колмогоровский масштабы) пламени природного газа, стабилизированного на цилиндрической горелке. Объемное содержание водорода в топливе варьировалось от 0 до 20 %, а углекислого газа - от 0 до 50 %. Поля скорости и ее среднеквадратичное значение определялись методом скоростной визуализации частиц (PIV) в реагирующем потоке, а концентрации CO и NO_x определялись с использованием соответствующего анализатора. Параметры турбулентности пламен рассчитывались численным методом. Результаты показали, что в отсутствие водорода в исходной смеси и при содержании углекислого газа более 20 % пламя срывается. Следовательно, пламя устанавливается на горелке при добавлении водорода, а максимальная нормированная скорость газа (U_max/U₀) вдоль струи биогитана вдали от горелки менее важна из-за низкой плотности и высокой молекулярной диффузии водорода. Измерение двух проекций среднеквадратичной скорости (U'_x и U'_z) показывает, что турбулентность более важна для величины U'_z .

В процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза даже незначительное изменение содержания примесных газов может привести к изменению режима горения и характеристик целевых продуктов. В данной работе впервые определена зависимость скорости горения гранулированных смесей Ti + C от размера частиц титана и исследовано влияние примесного газовыделения при использовании различных аллотропных модификаций углерода (графит/сажа). Экспериментальные результаты анализировались с применением конвективно-кондуктивной модели горения, объясняющей сильное влияние примесного газовыделения на скорость фронта. Для гранулированных смесей, где влияние примесных газов нивелировано, определяющим становится скорость взаимодействия компонентов. Эксперименты показали, что скорости горения гранулированных смесей титана с сажей заметно превышают скорости горения смеси титана с графитом. Кривые, аппроксимирующие зависимость скорости горения гранулированной смеси титан - графит от размера частиц титана, соответствуют линейному закону взаимодействия исходных компонентов, а в смеси титан - сажа взаимодействие происходит по параболическому закону.

Низкотемпературным (1 023 К) восстановлением в вакууме смеси диоксида циркония с кальцием получен порошок с содержанием активного циркония 98.4 % (мас.). Исследованы физико-химические свойства, обусловливающие тепловые и воспламенительные характеристики порошка и пиротехнических составов на его основе.

Расчетным и экспериментальным путем оценены взрывчатые свойства нитратов циклодекстринов с различной степенью замещения гидроксильных групп в циклодекстринах на нитратные группы. Показано, что заряды из нитрата b-циклодекстрина со степенью замещения 100 % при плотности 1.576 г/см³ детонируют с относительным импульсом взрыва, равным 96.4 % от его значения для состава тротил/гексоген (ТГ 50/50) плотностью 1.66 г/см³, импульс которого принят за 100 %. При этом скорость детонации составляет 7.15 км/с. Сделан вывод, что вещество относится к мощным бризантным взрывчатым веществам. Исследована чувствительность нитратов циклодекстринов к механическим воздействиям в зависимости от степени замещения. Полученные значения взрывчатых свойств и чувствительности нитратов циклодекстринов к удару и трению сопоставлены со свойствами нитроцеллюлозы.