Главная – Журналы – Поиск по журналам

Рассмотрено горение гетерогенных смесей с зависимостью скорости реакции от температуры, описываемой ступенчатой функцией. Предложена двумерная математическая модель процесса, в которой, помимо прочих факторов, учитывается случайность распределения частиц топлива по смеси и их неизотермичность. Методом численного моделирования проведено сравнительное исследование концентрационного предела горения для двух типов гетерогенных систем, обладающих одинаковой средней плотностью топлива: с равномерным распределением топлива по всем частицам смеси и с его распределением по случайной выборке частиц. Показано, что с возрастанием степени гетерогенности (уменьшением безразмерного коэффициента межчастичного теплообмена Bi) концентрационный предел горения для систем обоих типов становится значительно выше своего <термодинамического> значения, а верхней границей предела является вдвое большая величина. Обнаружены различия значений концентрационного предела и скорости горения для гетерогенных систем указанных типов. Продемонстрирована связь предела горения случайной системы с перколяционным фазовым переходом, который имеет место в гетерогенной конденсированной смеси с редкими включениями топлива. Предложен аналитический подход для оценки пороговой концентрации топлива в таких системах, основанный на задаче перколяции на случайных узлах.

Рассматриваются особенности процесса горения в камерах сгорания газотурбинного двигателя с вращающейся форсункой. Определены область очага горения и температурное поле. Изложен метод трехмерного моделирования тепло- и массопереноса. Результаты расчетов сопоставлены с полем температур реальных двигателей.

Численно исследованы нестационарные режимы горения газифицирующихся конденсированных систем за границей устойчивости стационарного режима. Рассмотрение проведено в рамках модели Беляева — Зельдовича с химическими реакциями первого порядка в конденсированной и газовой фазах. Найдена граница устойчивости стационарного режима горения при постоянном давлении. Изменение давления приводит к последовательности бифуркаций удвоения периода осцилляций скорости горения. После четвертой бифуркации возникает хаотический режим горения.

Сформулирована задача о тепловом воспламенении смеси экзотермического состава с инертным наполнителем в толстостенном сосуде. Обнаружено, что при добавлении инертного наполнителя возможно осуществление режима синтеза в условиях слабо меняющейся температуры. Численно исследованы изменения критических условий, разделяющих различные тепловые режимы при варьировании параметров модели: воспламенение и потухание или воспламенение и режим медленного превращения.

На примере двух составов системы Al–Ni–Co показана возможность получения стабильных декагональных квазикристаллов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Определены скорость и температура горения. Приведены результаты электронно-микроскопического и рентгенофазового изучения полученных квазикристаллов.

Экспериментально исследовано влияние размеров частиц компонентов и структуры образцов алюминизированных смесей на чувствительность и параметры детонации октогена, нитрогуанидина, бис(2,2,2-тринитроэтил)нитрамина и их смесей с порошкообразным Al со средним размером частиц 0,1÷150 мкм. Добавление ультрадисперсного Al к октогену и бис(2,2,2-тринитроэтил)нитрамину существенно повышает чувствительность к механическим воздействиям и уменьшает скорость детонации. В составах с нитрогуанидином скорость детонации практически не меняется. Регистрация профилей давления продуктов детонации позволила определить ширину зоны химической реакции и параметры Чепмена — Жуге для нитрогуанидина. Профили давления для бис(2,2,2-тринитроэтил)нитрамина показывают, что детонационное разложение может реализовываться в две стадии. Обнаружена двухпиковая структура детонационной волны в смесях октогена с Al. Результаты измерения температуры свидетельствуют о взаимодействии Al с продуктами детонации в непосредственной близости к фронту. Наиболее высокая температура зафиксирована для составов, содержащих ультрадисперсный алюминий и алюминиевую пудру.

Исследовано влияние размеров частиц алюминия на метательную способность и теплоту взрывчатого разложения алюминизированных составов, содержащих октоген, нитрогуанидин, бис(2,2,2-тринитроэтил)нитрамин. Добавление Al повышает метательную способность взрывчатого вещества. Замена Al с частицами микронного размера ультрадисперсным порошком с размером частиц 0,1 мкм не приводит к дополнительному увеличению метательной способности. Проанализировано влияние Al на теплоту взрывчатого разложения исследуемых составов.

Обсуждаются результаты исследования структуры зоны химической реакции для ряда взрывчатых веществ (ВВ). Было обнаружено, что при увеличении начальной плотности ВВ происходит структурная перестройка зоны химической реакции с ликвидаций пика Неймана в точке с критической плотностью. И наоборот, при снижении начальной плотности ВВ отношения газодинамических параметров (в частности, массовых скоростей) в точке Неймана к аналогичным параметрам в точке Жуге возрастают. Показано, что для объяснения указанных особенностей нет необходимости привлекать предположение о возрастающем вкладе экзотермического разложения ВВ на ударном скачке. Полученные результаты можно объяснить, оставаясь в рамках классической теории Зельдовича — Неймана — Дёринга с обычным ударным скачком на фронте детонационной волны и, соответственно, с практически нулевым вкладом в полное энерговыделение в зоне химической реакции.

Полученные инфракрасные и ультрафиолетовые спектры поглощения образцов ультрадисперсного алмаза детонационного синтеза позволили сделать предположения относительно кинетики процесса его формирования.

Методом боковой разгрузки проведены измерения скорости распространения звуковых возмущений в прессованных образцах из смесей железо — алмаз 90/10, железо — алмаз 85/15, железо — сера 90/10, а также в образцах прессованного железа (без добавок) и стали Ст. 3. Результаты измерений сопоставлены с геофизическими данными с целью поиска легкого химического элемента (или элементов) в составе земного ядра, который, уменьшая суммарную плотность ядра по сравнению с железоникелевой смесью, не уменьшал бы существенно скорость звука в ядре по сравнению с чистой железоникелевой смесью при давлениях, существующих в ядре. Установлено, что добавление алмаза приводит к росту скорости звука в ударно-сжатых образцах и уменьшению их плотности по сравнению с другими образцами, поэтому при моделировании состава внутренних слоев Земли следует учитывать возможное влияние углерода в алмазной фазе.