Главная – Журналы – Поиск по журналам

С использованием термомеханического
подхода получены квазилинейные
соотношения обратимого конечного
деформирования анизотропных материалов.
Свободная энергия представлена функцией
температуры и совместных инвариантов
логарифмической меры деформаций и
базисных тензоров. Учитываются
нелинейные термомеханические эффекты, в
том числе различное поведение материалов
при растяжении-сжатии и зависимость
тензора упругости от температуры.

Рассмотрена задача определения
термомеханических характеристик среды,
являющихся функциями пространственных
переменных и температуры, по значениям
характеристик термоупругих процессов,
измеренным на границе полупространства.
Предложен подход к решению задачи,
основанный на применении метода
возмущений.

Экспериментально и численно исследовано развитие турбулентного диффузионного пламени в помещении с вертикальным проемом. Рассмотрен выброс пламени через проем, наблюдавшийся в условиях ограниченной естественно-конвективной вентиляции. Измерения проведены в лабораторном боксе, предназначенном для имитации пожара в помещении. Определен критический (минимальный) расход горючего, вызывающий выброс пламени, а также время задержки между зажиганием горючего и выбросом пламени с последующим установлением режима внешнего горения. Предложены безразмерные переменные для обработки экспериментальных данных. Для разных размеров проема, расположения горелки и размеров бокса получена обобщающая эмпирическая зависимость безразмерного времени выброса от безразмерного расхода горючего. Полученное значение безразмерного критического расхода горючего согласуется с ранее опубликованными результатами измерений, выполненных для газообразных и конденсированных горючих. Идентифицированы и проанализированы нестационарные стадии развития пламени до выброса и сценарии выброса пламени через проем. Разработана трехмерная численная модель для расчета турбулентного диффузионного горения в помещении с проемом, учитывающая сопряженный радиационно-конвективный теплообмен на твердых поверхностях и теплопроводность материала стен и перекрытий. Наблюдавшиеся в экспериментах стадии развития пламени, его выброс через проем и установление внешнего горения воспроизведены в численных расчетах. Расчетные значения времени выброса пламени удовлетворительно согласуются с результатами измерений и с предложенным эмпирическим соотношением.

На основе анализа последних экспериментальных данных с использованием детальной кинетической модели рассмотрено влияние кинетических особенностей ультрабогатых метановоздушных смесей (по сравнению с ультрабедными) на основные характеристики сверхадиабатических волн фильтрационного горения газов. Показано, что ультрабогатым смесям свойственны существенно более низкие концентрации радикалов O, OH и H, что является результатом эффективного ингибирования атомарного водорода, участвующего в реакции разветвления цепей H + O₂ = OH + O, метаном в реакции H+CH₄ = CH₃+H₂. Поэтому для богатых составов характерно увеличение зоны предварительного подогрева и заметное уширение области тепловыделения. Снижение генерации основных радикалов в ультрабогатых смесях приводит к росту максимальной температуры каркаса на ≈ 300 ÷ 350 К и к существенному увеличению скорости распространения фронта волны по сравнению с ультрабедными составами.

Исследовано качество высокоэнтальпийного потока воздуха применительно к моделированию натурных параметров потока при изучении сверхзвукового горения. Показано, что используемый в экспериментах плазмотрон с газовихревой стабилизацией дуги способен в широком диапазоне давлений и температур обеспечивать уровень удельной эрозии электродов 10^-7 ÷ 10^-9 кг/Кл и концентрацию окиси азота менее 0,06%, что практически не влияет на структуру течения и основные характеристики процесса воспламенения и горения.

Исследуется устойчивость спонтанной вихревой структуры, образующейся при горении газа, вдуваемого через круглое отверстие в плоской горизонтальной пластине на ее нижнюю поверхность. Экспериментально и численно изучены нестационарные поля скорости, ротора скорости, температуры и давления в вихревой структуре. Установлено, что в диапазоне чисел Рейнольдса Re ≈ 10 ÷ 75 и Рэлея Ra ≈ 10³ ÷ 10⁴ вихревая структура устойчива к одиночным возмущениям скорости, а при наложении акустических колебаний с частотой 100 ÷ 150 Гц она перестраивается. Мелкие ячейки, размеры которых сравнимы с толщиной фронта пламени, разрушаются, а скорость вихревого движения газа в крупных ячейках изменяется с частотой вынуждающих колебаний. Амплитуда колебаний линейной скорости частиц газа в вихре больше амплитуды колебаний скорости газа в сопле горелки. Предполагается, что рост амплитуды колебаний скорости газа в вихре связан с ускорением продуктов горения в поле сил тяжести и их тепловым расширением. Обнаружено запаздывание колебаний скорости газа в вихревой структуре на четверть периода относительно колебаний расхода газа.

Предложена двухтемпературная математическая модель стационарного процесса фильтрационного горения, учитывающая конечную длину реактора и зависимость теплоемкостей фаз от температуры и состава. Модель описывает процесс газификации твердого горючего в фильтрационном режиме. Представлены результаты расчетов для реакции газификации смеси углерод — инертный компонент. Определен интервал значений доли горючего компонента, в котором не реализуется ни чисто нормальная, ни чисто инверсная волна (для этого интервала предложен подход переходной волны). Показана конечность температуры горения во всем интервале доли горючего компонента.

На примере составов Ni + 13 мас.% Al и Ni + 45 мас. % Ti проведено изучение причин, приводящих к переходу от взаимодействия реагентов с участием жидкой фазы в обычных порошковых СВС-смесях к твердофазному режиму горения после предварительной активации этих же смесей в энергонапряженной планетарной шаровой мельнице. Определены зависимости скорости и температуры горения от продолжительности и режимов механической активации. Установлено, что реализация твердофазного СВС обусловлена образованием из порошковой смеси «слоистых композитов», в которых идет измельчение реагентов до ультрадисперсных размеров, многократно увеличивается площадь их контакта и создается высокая концентрация неравновесных дефектов. Тепловыделение в активированных образцах происходит в несколько стадий и при более низкой температуре, чем в порошковой смеси.

Исследовано влияние режимов механической активации в планетарной шаровой мельнице составов Ni + 13 мас. % Al и Ni + 45 мас. % Ti на основные параметры СВС-процессов и состав продуктов горения. По результатам экспериментов при повышенных начальных температурах сделан вывод о том, что в результате обратной закалки созданные с помощью механической активации дефекты не успевают отжигаться в зоне прогрева и сохраняются в образце до начала химического взаимодействия в ведущей зоне волны СВС. Проведено in situ исследование процесса отжига активированных образцов в просвечивающем электронном микроскопе и на дифрактометре синхротронного излучения. С помощью калориметрических исследований оценена энергия, запасенная в образцах в результате механической активации.

Предложена новая экспериментальная методика исследования механизма перехода от квазигомогенного горения к гетерогенному — горение пружины с изменяющимся шагом. В зависимости от шага пружины, скрученной из циркониевой проволоки, способной самостоятельно гореть в воздухе, возможны два режима горения. Квазигомогенный (послойный) режим горения реализуется при малом шаге витков пружины, при увеличении шага пружины горение переходит в гетерогенный (псевдоспиновый режим горения). Исследованы условия осуществления различных режимов горения в зависимости от диаметра и шага пружины.