Разработаны новая комплексная физико-математическая модель, численный алгоритм и вычислительная программа для расчета динамики процессов шлакования и термохимического разрушения углепластиковых теплозащитных материалов многосоставных стенок в дозвуковом высокотемпературном двухфазном потоке при инерционном осаждении полидисперсных жидких частиц оксидов металлов в циклах нагрева и охлаждения (последействия). Представлены результаты численного исследования теплового и химического воздействия осаждающихся инерционно жидких частиц оксида алюминия на параметры прогрева и уноса массы типичного термореактивного прессованного углепластика в одном цикле нагрева и охлаждения двусоставной стенки канала энергетической установки.
Рассмотрено явление столкновения детонационных волн на поверхности алюминиевого и медного корпусов. Показано, что в первом случае формируется кумулятивная струя, а во втором – сочетание кумулятивной и «трехударной« струй. Предложены экспериментально отработанные способы устранения струй.
Кан Сюй, Хунлян Хе, Хуа Тань, Цзяньцзюнь Лю
Институт химической физики, 730000 Ланчжоу, Китай Юго-западный институт физики жидкостей, 610003 Чэнду, Китай
Страницы: 109-112
Разработан простой метод снижения температуры образца при обработке твердых пористых веществ ударной волной. Сущность метода заключается в заполнении образца жидким парафином. Результаты экспериментов показывают, что в результате обработки анатаза, заполненного жидким парафином, образуется фаза высокого давления β-TiO2, а без парафина – рутил.
В работе предложена двухжидкостная модель плоской стационарной ударной волны в проводнике и рассмотрена ее токовая структура. Для идеального гидродинамического разрыва показано, что распределение полей и токов состоит из довольно широкой диффузионной зоны в не возмущенном волной материале и из мелкомасштабной зоны высокочастотных осцилляций, связанных с релаксацией плотности электронов к плотности ионов. Рассмотрена структура осцилляционной зоны б зависимости от свойств материала и возможного изменения электропроводности в ударной волне. Вычислено время установления равновесной плотности зарядов. Показано, что для проводящих материалов генерируемый волной ток определяется сжимаемостью и практически весь сосредоточен в диффузионной зоне. Ширина этой зоны определяется электропроводностью материала в исходном состоянии и никак не зависит от свойств материала за фронтом волны.
Дан анализ электромагнитных процессов в системе шунт –вещество в случае изменения проводимости ударно-сжатого вещества от времени. Такая система моделирует измерительную ячейку для исследования перехода диэлектрик – металл в ударной волне. Электромагнитный отклик системы определяется величиной проводимости и характером ее изменения за ударным фронтом. В зависимости от профиля проводимости распределение тока в системе имеет различный вид. Постоянство или рост проводимости приводят к монотонному уменьшению плотности тока в пространстве при удалении от свободной границы шунта. В случае падения проводимости за ударным фронтом в системе образуются локальные максимумы плотности тока. Выполненный анализ может быть полезен для интерпретации электромагнитных измерений в ударных волнах. По виду зависимостей электрического поля от времени для двух поверхностей шунта можно качественно судить о характере изменения проводимости в исследуемом веществе.
В работе применена теория фракталов для описания структуры гетерогенных конденсированных систем (ГКС) и проведено исследование особенностей протекания процессов энерговыделения в зависимости от параметров исходной структуры. Изучена микроструктура ГКС и динамика ее изменения как функция соотношения и свойств компонентов. Показано, что частицы компонентов образуют фрактальные структуры, характеризующиеся нецелой размерностью. Получены изображения микроструктуры, отражающие наличие геометрического фазового перехода фрактальный кластер – перколяционный кластер. Определены закономерности распространения фронта реакции. Получено, что концентрационные пределы энерговыделения и горения связаны с эволюцией фрактальных структур и формированием (разрушением) непрерывной поверхности реакции. Измерена электропроводность исходных композиций как индикатор образования фрактальных структур той или иной конфигурации. Проанализирован комплекс электро- и теплофизических свойств образцов, а также параметры процессов энерговыделения (горения). Системы в различных процессах обнаруживают подобное поведение. Вблизи критической точки зависимость изучаемых параметров от концентрации носит степенной характер. Величина показателя степени близка к определяемой теорией перколяции. Разработан и реализован алгоритм расчета поверхности контакта компонентов. Результаты расчетов позволяют выделить «базовый блок», влияющий на скорость горения, а также определить критические концентрации компонентов. Изучение ГКС с позиций нового направления в геометрии неупорядоченных систем – теории фракталов – является перспективным для «свертки» накопленного литературного экспериментального материала и для прогнозирования параметров энерговыделения ГКС при изменении параметров структуры.
Изучены закономерности и механизм горения системы NiO—А1 под давлением газа. Показано, что давление подавляет разброс исходной смеси и позволяет получать конечные продукты горения в литом виде. Определены химический состав, пределы горения и область получения литых интерметаллидов по соотношению реагентов.
Инертная добавка, газифицируясъ в волне самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, образует вместе с жидкими компонентами (реагентами или продуктами реакции) пену. Изучена структура такой волны. Рассмотрена газификация в зоне реакции и в зоне прогрева. В последнем случае волна подвержена своеобразной неустойчивости.
Предлагается двумерная математическая модель фильтрационного горения слоя шихты в СВС-реакторе, в которой учитывается изменение температуры и давления газа в реакторе в ходе синтеза. Для кинетического режима горения построено приближенное аналитическое решение, которое удовлетворительно согласуется с результатами численного расчета. Показано, что прогрев газа в объеме реактора может приводить к ускорению распространения фронта реакции, а момент достижения максимального давления в реакторе (по которому на практике судят об окончании синтеза) может не совпадать с окончанием горения.
Про веден термодинамический расчет адиабатических температур горения и равновесного состава продуктов в системе BCl3 mdash; TiCl4 — Na при атмосферном давлении и значениях температуры 300 ÷ 3000 К. Максимальная температура горения равна 1872 К. Определены условия получения целевых тугоплавких продуктов Ti, TiB, TiB2 и В. Полученные результаты позволяют выбирать условия синтеза улътрадисперсных порошков тугоплавких соединений и покрытий на их основе с использованием процессов горения.
