Главная – Журналы – Поиск по журналам

В вихревой радиальной кольцевой камере диаметром 500 мм реализованы и исследованы режимы непрерывной спиновой, а также пульсирующей детонации водотопливной эмульсии (вода --- керосин ТС-1) при смешении ее с холодным воздухом начальной температуры 293 К. Массовая доля воды в водотопливной эмульсии варьировалась в диапазоне 0.12 ÷ 0.38. При массовой доле воды не больше 0.16 наблюдали режимы с одной поперечной детонационной волной в диапазоне расходов смеси 17.7 ÷ 23.54 кг/с при коэффициенте избытка горючего 1.0 ÷ 1.53. Скорость вращения поперечных детонационных волн составляла 1.78 ÷ 2.03 км/с. Определен верхний предел режимов непрерывной спиновой детонации по массовой доле воды в керосине --- 0.16 ÷ 0.17. Причем в диапазоне 0.17 ÷ 0.38 реализуется пульсирующая детонация с частотами радиальных пульсаций 0.09 ÷ 0.33 кГц. Показано, что при добавках воды в эмульсию не больше 16 % скорости детонации, силы тяги и удельные импульсы близки к параметрам непрерывной спиновой детонации чистого керосина с воздухом. Установлено, что при радиальной подаче воздуха (без завихрения) и тех же удельных расходах смеси отсутствует даже горение.

Приведены обзор и сравнение методов расчета изоэнтроп продуктов детонации по данным экспериментов в постановке цилиндр-тест на примере зарубежного смесевого взрывчатого вещества Composition B. Показано, что классический метод прямого численного моделирования, несмотря на явные преимущества в точности и воспроизводимости результатов эксперимента, является чрезвычайно трудозатратным и существенно зависит как от навыков оператора по последовательному приближению и подбору коэффициентов, так и от настроек задачи и применяемых подходов. Аналитический метод расчета изоэнтроп продуктов детонации дает значительные погрешности и пока не пригоден для практического применения. Альтернативным вариантом является подход, предложенный сотрудниками ОИХФ РАН СССР и апробированный в данной работе.

Рассмотрено реагирование материала с гауссовым распределением реакционной способности, претерпевающего экзотермическое разложение. С использованием ряда приближений можно получить критические условия для простого теплообмена реагирующей системы с окружающей средой. Приближенная формула сводится к классическому условию при малой дисперсии реакционной способности. Приведены результаты численного моделирования динамики выгорания материалов с распределенной реакционной способностью.

Работа посвящена разработке математических моделей и методов моделирования мезоскопических процессов тепловой диссипации и теплопереноса в двухфазном пористом материале при ударно-волновом нагружении. Основное внимание уделено вопросу влияния температурной зависимости механических свойств фаз на формируемое температурное поле ударно-сжатого пористого материала при отсутствии и наличии фазовых превращений. Подробно проанализированы упрощенные аналоги базовой математической модели, применяемые при изучении температурного состояния двухфазного пористого материала с учетом температурной зависимости его механических свойств.

Теоретическая интерпретация экспериментов, в которых была обнаружена способность наночастиц алюминия активировать горение углеводородов, требует разработки моделей горения наночастиц алюминия нового поколения, отличающихся высокой прогностической способностью в отношении не только времени горения, но и других характеристик горения наночастиц. В работе приведен обзор моделей горения наночастиц алюминия, созданных к настоящему времени. Обсуждаются эксперименты по горению наночастиц алюминия за ударными волнами. Предложено объяснение наблюдающейся в опытах зависимости времени горения от концентрации кислорода, основанное на представлениях о расплаве оксида алюминия как о псевдокристаллической структуре с высокой степенью разупорядоченности, в которой равновесие дефектов устанавливается независимо от парциального давления кислорода.

Предложен подход, позволяющий определить характеристики реагирования частиц алюминия в составе аэровзвеси и принимающий в расчет изменение механизмов тепло- и массообмена при уменьшении размера горящей частицы начиная от режима в условиях допущения сплошной среды (длина свободного пробега молекул газа значительно больше диаметра частицы) до свободномолекулярного режима (частицы ультрамалого размера). Моделирование процесса горения частицы алюминия с учетом смены режимов тепломассообмена и уменьшения концентрации кислорода в воздухе в диапазоне изменений коэффициента избытка окислителя от 1.05 до 2.5 и давления от 0.1 до 4 МПа позволило установить определяющий фактор уменьшения средней массовой концентрации окислителя в процессе горения частицы, обусловливающий увеличение времени горения в свободномолекулярном режиме по отношению к времени горения, рассчитанному в предположении сплошной среды.

Приведен анализ экспериментальных данных по импульсному инициированию горения нанотермита Al/CuO. В качестве импульсных источников использовались заряд взрывчатого вещества, электрический разряд и лазерный диод. Рассмотрен процесс диспергирования продуктов реакции смеси ударной волной. Определены критические параметры (минимальная энергия и задержка) при лазерном и электроискровом инициировании. Приведены данные по измерению удельного импульса при использовании нанотермита в микротрастере. В целом результаты показали, что процесс высокоскоростного распространения реакции протекает за счет опережающего распространения горячих промежуточных продуктов в пористом материале. Скорость этого процесса в значительной степени зависит от градиента давления и пористости исходной смеси.

Приведены результаты экспериментального исследования процесса распространения детонации в заряде из пластифицированного взрывчатого вещества на основе ТАТБ в форме полого цилиндра с внутренней медной и внешней алюминиевой оболочками при инициировании нормальной детонации по линии на наружной поверхности заряда. В опыте 1 исследовались особенности распространения детонации под инициатором рентгенографическим методом. Получено, что в плоскости инициирования скорость фронта расходящейся детонационной волны составляет 7.4 км/с. В опыте 2 с использованием многокадрового протонного ускорителя определены форма и положение фронта детонационной волны в различные моменты времени. Оригинальная постановка эксперимента позволила исследовать распространение детонации на углы более 180 °C от линии инициирования. Показано, что в области «тени» точки инициирования скорость детонационной волны по внутренней поверхности заряда ТАТБ уменьшается с 7.4 до 6.5 км/с. При угле ≈90 °C от плоскости инициирования на поверхности медной оболочки зафиксировано развитие неустойчивости Кельвина --- Гельмгольца в виде повторяющихся периодических возмущений. На фронте детонационной волны зафиксировано возмущение в виде «двоения» фронта, которое зародилось около поверхности медной оболочки и распространилось вдоль поверхности фронта по мере его распространения по заряду. Причем «двойной» фронт имеет не только детонационная волна, но и отраженная от медной оболочки ударная волна. Зарегистрированы положения оболочек при разлете и фронты отраженных ударных волн в продуктах взрыва. С помощью метода гетеродин-интерферометра (PDV) проведена непрерывная регистрация скорости движения внутренней и внешней оболочек. Полученные данные могут быть использованы при калибровке численных моделей, содержащих кинетику детонации и уравнения состояния продуктов взрыва ТАТБ. Получены экспериментальные зависимости скорости фронта детонационной волны от кривизны фронта, которые сравниваются с данными других авторов.

Заряды для проникающих боеприпасов должны удовлетворять жестким требованиям, включая высокое энерговыделение, отличные механические свойства, низкую чувствительность к воздействию окружающей среды. Для повышения энергоемкости алюминизированного взрывчатого вещества в литой состав PBX в качестве связующего был введен гидроксилтерминированный фторсодержащий олигомер (HTFB). Методом смешивания/заливки/отверждения с 88 %-м содержанием твердой фазы была отработана система отверждения алюминизированного литого PBX, и проведено ее исследование. Изучены факторы, влияющие на реологические характеристики, процессы формования при отверждении и механические свойства композиции. Определены механические и детонационные характеристики полученных составов, параметры их чувствительности к внешним воздействиям при ограниченном по времени хранении в условиях, когда требуется ускоренный доступ к боеприпасам. Результаты показали, что состав PBX-361-C обладает наилучшим сочетанием технологичности заливки и качества отвержденной отливки. Его плотность, теплота и скорость детонации составляют соответственно 1.962 г/см³, 7 806 Дж/г и 7 603 м/с. Предел прочности при растяжении и сжатии PBX-361-C равен 9.33 и 37.53 МПа соответственно. При испытаниях на быстрое и медленное прогревание, а также при обстреле пулями реакция состава ограничивалась горением или более слабыми формами. Расчетный срок хранения PBX-361-C при комнатной температуре оценен в 7 442 года. Все полученные данные свидетельствуют о высоком потенциале данной композиционной системы для применения в зарядах проникающих боеприпасов.

Представлены результаты численного моделирования методом гладких частиц (SPH) косого симметричного соударения алюминиевых пластин, на основе которых предложена модель волнообразования на контактной границе пластин. Образование волн обусловлено автоколебаниями, которые развиваются вследствие неустойчивости симметричного течения и поддерживаются за счет энергии соударяющихся пластин. В области контакта происходит разупрочнение материала за счет его нагрева, поэтому соударение пластин можно моделировать как косое соударение жидких струй. При косом соударении струй образуются прямая и обратная струи. За счет возмущений, приходящих в точку контакта, точки растекания взаимодействующих струй смещаются, возникает силовой диполь, колебания которого создают колебания в прямой и обратной струях. После вытекания прямой струи из области контакта прочностные свойства восстанавливаются, поэтому колебания «замораживаются» в виде волн на контактной границе. Рассчитанная длина волны удовлетворительно согласуется с наблюдаемой в эксперименте. Обратная кумулятивная струя сталкивается с поверхностью пластин, разрушается и превращается в облако частиц.