В.И. Корнилов, А.Н. Попков
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия kornilov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: турбулентный пограничный слой, тело вращения, перфорированная поверхность, методика, численный расчет, эффективность вдува
Страницы: 4-12
Представлена методика оценки энергетических затрат на процесс вдува воздуха через цилиндрический участок мелкоперфорированной поверхности тела вращения большого удлинения при нулевом угле атаки и его обтекании несжимаемым потоком. В основу методики положено утверждение, что необходимая для обеспечения вдува мощность не связана с мощностью маршевого (тягового) двигателя, обеспечивающего движение самого тела, и не зависит от режима движения этого тела. Для числа Рейнольдса Re1 =1,666 · 106 м-1 приведены результаты численного расчета, свидетельствующие о том, что путем распределенного вдува воздуха в турбулентный пограничный слой тела вращения можно достичь экономии мощности от 11 до 19 % в зависимости от размеров вычислительной области
В вертикально расположенной ударной трубе квадратного сечения 138 × 138 мм исследовалось взаимодействие ударной волны с числом Маха до 2.5 с квазиэллиптическим фронтом бедного ламинарного пламени. Камера низкого давления ударной трубы заполнялась горючей смесью объемного состава 8 % H2, 18.4 % O2 и 73.6 % Ar до давления 20 кПа, а камера высокого давления --- воздухом или гелием до давления 100 или 400 кПа. Импульсное лазерное излучение, сфокусированное в точку вблизи оси камеры низкого давления, воспламеняло горючую смесь, в результате чего формировался изолированный, медленно растущий очаг пламени --- пузырь. Он имел квазиэллиптическую форму и представлял собой контактную границу раздела сред разной плотности --- легкие продукты горения в тяжелой несгоревшей смеси. После принудительного разрыва мембраны, разделяющей камеры высокого и низкого давления, в последней формировалась ударная волна, при взаимодействии с очагом пламени вызывавшая развитие неустойчивости Рихтмайера --- Мешкова на его границе. Неустойчивое течение --- квазиэллиптическое пламя, эволюционирующее в тороидальный вихрь, --- через пару оптических окон в противоположных стенках трубы регистрировалось скоростной шлирен-видеосъемкой с частотой кадров 50 кГц.
Е.А. Соснин1,2, А.А. Палецкий1, А.А. Чернов1, А.Г. Шмаков1, И.В. Куликов1,3, А.А. Щербинина1,3, С.А. Трубачев1 1Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, Новосибирск, Россия 2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия 3Новосибирский государственный педагогический университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: антипирены, огнестойкость, распространение пламени, полимер, эпоксидная смола, термопарные измерения
Страницы: 79-90
Проведено исследование характеристик горючести пластин армированной стекловолокном эпоксидной смолы толщиной 0.35 и 1 мм с добавками фосфорсодержащего антипирена DOPO-THPO, графена и оксида графена. Огнестойкость пластин определяли с помощью теста по определению кислородного индекса и теста UL-94 HB. По итогам тестов не выявлено значительного влияния добавок антипиренов на огнестойкость. Механизм действия антипиренов был дополнительно исследован в экспериментах по горизонтальному распространению пламени навстречу потоку окислителя с различной концентрацией кислорода. Установлено, что добавка 2 мас. % графена + 4 мас. % DOPO-THPO приводит к уменьшению скорости распространения пламени образцов толщиной 0.35 мм. Однако увеличение концентрации добавки DOPO-THPO до 6 ÷ 8 мас. % оказывало обратный эффект. Эффект от добавки 8 мас. % оксида графена был выше, чем от добавки смеси графена и DOPO-THPO. Влияние антипиренов на скорость распространения пламени в случае образцов толщиной 1 мм не обнаружено. Предполагается, что это связано с толщиной образцов, которая соответствует термически толстому пределу. Кроме того, были определены температурные профили в конденсированной и газовой фазах при распространении пламени.
L.-X. Zhou1, X.-Z. Wu1, F. Wang2 1Department of Engineering Mechanics, Tsinghua University, Beijing, China zhoulx@mail.tsinghua.edu.cn 2School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing, China
Ключевые слова: испарение капли, горение капли, теоретическое исследование, экспериментальное исследование
Страницы: 91-91
Испарение и горение капель топлива исследуются с середины прошлого века. Существующее моделирование сгорания распыла основано на упрощенной одномерной модели. Эта модель, а также недавно разработанные трехмерные модели горения одиночных капель не описывают условия существования различных режимов горения капель. В настоящей работе испарение и горение капель изучены с помощью методов гидродинамики и экспериментально. В гидродинамической части рассматривается двумерная осесимметричная испаряющаяся и горящая капля. Уравнения движения решаются интегральным методом, аналогичным методу Кармана --- Польгаузена расчета пограничного слоя при наличии градиента давления. Полученное решение дает локальную скорость испарения и радиус пламени, согласующиеся с известными экспериментальными данными. В экспериментальной части определено влияние относительной скорости газа, давления и температуры газа на процессы испарения и горения капель. Экспериментально выявлены различные режимы горения капель при разных относительных скоростях, что объясняет изменение константы испарения с ростом относительной скорости. Теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями испарения подвешенных капель.
Предложен метод автоматизации определения параметров дисперсной фазы материалов, основанный на цифровой голографической регистрации и глубоком машинном обучении. Проведены численные и натурные эксперименты голографической записи облака частиц размерами порядка 10 мкм, и осуществлено послойное восстановление полученных голограмм. Показано, что нейронная сеть способна распознавать частицы на восстановленных голограммах с метриками точности выше 75 %, что более чем в два раза превышает точность работы бинаризации и алгоритмов Хафа, Собеля и Кэнни.
Исследовано влияние включений хлоридов калия, кальция, магния и железа на критическую плотность энергии лазерного излучения, достаточную для зажигания предварительно деминерализованного бурого угля марки 2Б миллисекундными лазерными импульсами с длиной волны 1 070 нм и интенсивностью в диапазоне 6.4 ÷ 52 кВт/см2. Для минимальных интенсивностей излучения добавочные концентрации кальция и магния 5 ÷ 7 % увеличивают критическую плотность энергии зажигания в 2--4 раза. Калий увеличивает критическую плотность энергии менее чем на 20 %, в то время как железо понижает ее примерно в 2 раза с тенденцией к насыщению при увеличении концентрации включения до 7 %. Влияние использованных включений снижается с ростом интенсивности излучения и практически прекращается при интенсивности излучения 52 кВт/см2.
А.М. Савельев, Д.А. Ягодников
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия alexsaveljev71@gmail.com
Ключевые слова: наночастицы, алюминий, моделирование, теплообмен, аккомодация энергии, скин-слой, электрическое поглощение, магнитное поглощение
Страницы: 117-132
Рассмотрены проблемы описания кондуктивного и радиационного теплообмена в моделях горения наночастиц алюминия. Проанализировано, как теоретические модели классической электродинамики согласуются с данными экспериментов по сечениям поглощения в ИК-области. Показано, что как в дальнем, так и в ближнем ИК-диапазоне модели занижают величину сечения поглощения излучения наночастицами алюминия по сравнению с экспериментальными данными. Модели, в которых предполагается малый размер наночастиц по сравнению с толщиной скин-слоя, применительно к ближнему ИК-диапазону расходятся с экспериментом не только количественно, но и качественно. Это свидетельствует о том, что толщина скин-слоя в ближнем ИК-диапазоне не больше размеров наночастиц и, следовательно, диссипацию энергии волны в объеме наночастиц следует рассматривать с учетом частичного экранирования поля волны. Предложена полуэмпирическая формула для расчета теплового излучения наночастиц, в которой учитывается частичное экранирование поля волны в объеме наночастицы.
А.Е. Курепин1, Л.В. Маланчева1, Э.Р. Прууэл2, И.А. Рубцов3, А.О. Кашкаров2, К.А. Тен2, А.С. Юношев2, А.В. Пластинин2, С.А. Бордзиловский2, С.М. Караханов2 1ГосНИИмаш им. В. В. Бахирева, Дзержинск, Россия 2Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск Россия 3Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов», Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, Кольцово, Россия
Ключевые слова: смесевые алюминизированные взрывчатые вещества, детонация, пирометрия, скоростная томография, плотность продуктов детонации, уравнение состояния продуктов детонации
Страницы: 133-143
Представлены результаты экспериментального исследования детонационных характеристик модельного взрывчатого состава C25A, изготовленного в АО «ГосНИИмаш им. В. В. Бахирева». Определены следующие детонационные параметры: плотность, скорость детонации, давление и длительность «химпика»; давление, температура, плотность, массовая скорость, скорость звука, показатель адиабаты в точке Чепмена --- Жуге; оценено время начала реакции окисления алюминия после прохождения детонационной волны и время реагирования в процессе расширения продуктов взрыва в детонационном течении, а также построена адиабата разгрузки продуктов детонации. При проведении исследований использовалось оборудование Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.
Б.С. Сеплярский, Р.А. Кочетков, Н.И. Абзалов, Т.Г. Лисина
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия seplb1@mail.ru
Ключевые слова: СВС, карбид титана, металлокерамика, гранулы, режим горения, примесный газ, коэффициент межфазового теплообмена
Страницы: 144-158
Впервые исследованы закономерности горения гранулированных смесей (100 - X )(Ti + C) + X (Co---Cr---Ni) при X = 0 ÷ 40 мас. %, использованных для синтеза металлокерамики. Расчетным путем определен состав смеси, при котором выделение примесных газов приводит к переходу из кондуктивного в конвективный режим горения ( X = 20 %), что позволило оценить содержание примесного водорода в исследуемых смесях. Для гранул размером 1.7 мм фильтрация примесных газов через образец приводит к конвективному режиму горения при X < 20 % и к кондуктивному при X > 20 %. Во всех смесях с гранулами размером 0.6 мм реализуется кондуктивный режим горения. Фазовый состав полученных композитных образцов представлен TiC и ГЦК-фазой среднеэнтропийного сплава CoCrNi. Рассчитанный с использованием экспериментальных данных коэффициент межфазового теплообмена в гранулированных СВС-смесях на порядок превышает теоретические значения коэффициента теплообмена в пористой среде. Предложенная методика синтеза из гранулированных смесей в проточном реакторе имеет перспективу для изготовления композитных порошков TiC--CoCrNi, используемых для нанесения упрочняющих покрытий.
Н.А. Кочетов, И.Д. Ковалёв
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия kolyan_kochetov@mail.ru
Ключевые слова: горение, механическая активация, СВС, высокоэнтропийный сплав, кермет, высокоэнтропийный силицид, силицид титана
Страницы: 159-171
Проведено исследование влияния содержания металлической связки Fe + Co + Cr + Ni + Al, механической активации и поджатия образцов на максимальную температуру и скорость горения, удлинение образцов в процессе синтеза, выход смеси после механической активации, морфологию и фазовый состав продуктов горения в системе 5Ti + 3Si + x(Fe + Co + Cr + Ni + Al). Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза получен композитный материал, состоящий из керамики и высокоэнтропийного силицида. В процессе 5-минутной активации смесей 5Ti + 3Si + x(Fe + Co + Cr + Ni + Al) образуется двухфазный высокоэнтропийный сплав, состоящий из твердых растворов с ГЦК- и ОЦК-решеткой. С увеличением содержания металлической связки в смесях уменьшаются размер зерен керамики в продуктах, максимальная температура горения и выход смеси после механоактивации. Поджатие образцов из исходных смесей расширило концентрационные пределы горения по содержанию металлической связки. На зависимости скорости горения от содержания металлической связки наблюдается максимум при x = 10 % мас. Активация смесей увеличила скорость и расширила концентрационные пределы горения по содержанию связки.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
