Впервые предложена количественная модель гетерогенного воспламенения металлических частиц в газообразной окислительной среде, основанная на оценке механических напряжений, развивающихся на границе раздела металл — окисел из-за различия в коэффициентах линейного теплового расширения и объемных плотностей металла и окисла. Считается, что при достижении предела прочности окисная пленка разрушается, что приводит к резкой интенсификации скорости окисления частицы. Проведен численный расчет воспламенения отдельной частицы металла с учетом возможного изменения скорости ее окисления при разрушении окисной пленки. Проведена оценка разогрева частицы, необходимого для нарушения прочностных свойств окисной пленки. Для ряда металлов результаты расчета сравниваются с экспериментом.
Влияние давления среды и концентрации окислителя исследовались с помощью прямых экспериментов по воспламенению одиночных частиц магния с диаметром 70–350 мкм в углекислом газе и его смесях с аргоном. Получены экспериментальные зависимости критической температуры воспламенения от размера частиц. Показано, что использование формальной кинетики позволяет описать каждую такую зависимость парой кинетических констант (энергия активации и предэкспонент), принципиально различных для частиц размером ≷140 мкм. Для частиц Mg размером меньше 140 мкм существенным становится процесс выгорания и полученные константы не могут быть использованы в качестве параметров, характеризующих процесс высокотемпературного окисления. Для практических нужд предлагается эмпирическая формула, позволяющая рассчитать скорость окисления магния в углекислом газе при различных давлениях.
В рамках связной теории термоупругости рассмотрена задача об инициировании химической реакции горячей пластиной. Скорость реакции зависит от работы сил деформации. Это на макроуровне отражает особенность твердофазного превращения. Показано, что термонапряжения существенно сказываются на времени зажигания.
Сформулирована задача и исследованы особенности структуры стационарной детонации в вакууме с частицами унитарного топлива. Показано, что в детонационной структуре (отсутствует замороженная по газу ударная волна, а зона детонационной волны состоит из контактного разрыва со скачком температуры газа и непрерывным давлением, релаксационной волны сжатия с контактным разрывом в плоскости воспламенения и примыкающей к ней зоной горения. Рассчитаны параметры двухфазного потока в зоне реакции.
Рассмотрено влияние вдува водяного пара на детонацию топливно-воздуганых смесей. Показано, что вдув массы в зону реакции детонационной волны приводит к снижению скорости и к срыву детонации. Экспериментально исследована возможность подавления детонации водно-механическими пенами умеренной плотности.
В работе проведены измерения проводимости при детонации газовзвесей (Н2 + 02)—Аl и 02—Аl. Опыты выполнены в ударной трубе при начальных давлениях p0 = 0,2 ÷ 0,6 атм и средней объемной плотности пыли p = 0,1 ÷ 0,5 кг/см3. Высокая проводимость σ = 10-2 ÷1 См/м существует в протяженной области горячих продуктов реакции и имеет термическую природу.
Явление кумуляции энергии взрывчатого превращения ВВ получило широкое применение в промышленности. В качестве примера можно привести кумулятивные заряды для геофизических работ [1], для дробления скальных массивов в условиях противодавления [2], заряды для дробления негабаритных кусков горных пород [3, 4], а также скважинные и накладные заряды с направленным истечением продуктов взрыва [5, 6], газокумулятивные заряды для ускорения твердых частиц [7] и сверхскоростной кумуляции [8].
В работе исследуется взрыв цилиндрического заряда, лежащего на твердой поверхности или расположенного на некоторой высоте над ней. Взрыв моделируется разрывом между фоном и соответствующей областью, занятой газом с высокими давлением, плотностью и температурой. В аналогичной постановке взрыв заряда, моделирующего взрывной распад Тунгусского метеорита, рассматривался в [1—4], где двумерные расчеты выполнены для сферической и цилиндрической взрывных волн с учетом противодавления и силы тяжести. Взрывы зарядов конечных размеров и нетрадиционной формы изучались в работах [5—8]. Отражение от твердой поверхности взрывной волны при точечном взрыве рассматривалось в [9—10]. Более полный обзор работ, в которых исследовались пространственные эффекты формирования и распространения взрывных волн, можно найти в [11].
Рассмотрено влияние взрывного нагружения на структуру мартенситных сталей, быстрозакаленных и аморфизированных сплавов, т. е. материалов, имевших до ударного нагружения высокую плотность дефектов кристаллической решетки. Устойчивость таких структур к ударно-волновому воздействию зависит от наличия в них развитой системы высокоугловых субграниц. Если же материал до взрывной деформации имел высокую плотность дислокаций, но они не организованы в блоки с разориентированными границами, то ударные нагружения преобразуют структуру так, чтобы такие границы (были созданы, аналогично структурам после больших степеней обычной пластической деформации.
Методами математического моделирования изучено воспламенение частиц магния вблизи торца ударной трубы, возникающее под действием проходящей и отраженной ударных волн. Проведенное сопоставление с данными экспериментов показало необходимость учета движения частиц, зависимости теплофизических параметров системы от состояния при определении зависимости времени задержки воспламенения как функции температуры за фронтом ударной волны.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
