Главная – Журналы – Поиск по журналам

Даны математическая постановка и численное решение задачи о распространении вершинных верховых пожаров в однородных лесных массивах и в окрестности различных просек (дороги, трассы, линии электропередач), возле которых чаще всего возникают пожары.

На основе теории Дамкеллера для турбулентной скорости горения уточнена базовая система уравнений, описывающая процесс горения внутри пористого тела, а также в режиме волны фильтрационного горения газов. Получено лучшее соответствие моделей имеющимся экспериментальным данным измерений массовой скорости горения в таких системах. Показано, что поправка на турбулентность внутрипорового течения становится существенной при скоростях фильтрации более 0,5 м/с. Анализируемые данные представлены в виде диаграммы Борги. Выяснено, что для пористых сред со средним размером пор 2÷3 мм типичным для процессов фильтрационного горения газов является слаботурбулентный режим "складчатого" пламени.

Выдвинута гипотеза, что склонность титановых сплавов к возгоранию в кислороде, характеризуемая критическим давлением возгорания, определяется критической температурой, до которой способны разогреться фрагменты появляющейся ювенильной поверхности за счет тепла, выделяющегося в процессе разрушения металла. Правомочность гипотезы подтверждается сопоставлением расчетных значений критической температуры с экспериментально установленными значениями критического давления возгорания различных титановых α-сплавов.

Разработана математическая модель реагирования в пористой среде, позволяющая в рамках единого подхода рассматривать гетерогенные реакции присоединения (например, пиролиз метана) и разложения (газификация). Получены критериальные соотношения между степенью метаморфизма пористого каркаса, структурным параметром и безразмерным временем. Проведено сравнение характерных времен процессов пиролиза и газификации с результатами модельных расчетов и с экспериментальными данными. Максимальное расхождение не превышает 20 %.

Экспериментально исследованы процессы распространения пламени по газовзвесям частиц бора, в смесях бора с алюминием и алюминия с инертной добавкой. Изучен характер распространения пламени и измерены скорости распространения пламени в двухкомпонентных составах, включающих бор. Показано, что для рассмотренного диапазона параметров взвесей добавка бора к алюминию замедляет распространение пламени. Снижение скорости распространения пламени в смесях бор — алюминий проявляется сильнее, чем в аналогичной композиции алюминий — инертная добавка. Это можно объяснить потреблением кислорода бором в относительно низкоэкзотермических реакциях образования субокислов бора и, соответственно, появлением дефицита окислителя для ведущего процесса горения алюминия.

Математическая модель межфазного взаимодействия в смеси порошков строится на основе принципов механики многофазных многокомпонентных и гетерогенных сред применительно к процессам СВС. Эволюция структурных превращений, химические реакции и фазовые переходы рассматриваются на уровне мезоячейки смеси. Предcтавлены аналитические решения сопряженных теплодиффузионных задач на одиночных частицах и в мезоячейке, которые замыкают уравнения законов сохранения. На примере одностадийной химической реакции в смеси порошков никеля с алюминием (Ni+Al = NiAl) численно решена задача о структуре тепловой волны СВС, распространяющейся по полуограниченному стержню конечной толщины. Показано, что структура волны строго нестационарная, содержит изломы и изотермические участки в точках плавления компонентов, которые периодически изменяются со временем. Для решения задачи о тепловом взрыве в смеси металлических порошков в трехмерной области сложной геометрической формы, разработан численный алгоритм с использованием метода фиктивных областей.

Экспериментально показано, что агломерация сверхтонких порошков алюминия снижает их активность при неизотермическом окислении в воздухе. При нормальном и пониженном давлении концентрация связанного азота в продуктах горения агломерированного порошка ниже, а при повышенном давлении (>120 кПа) — выше, чем в продуктах сгорания неагломерированного порошка.

Рассмотрено влияние процесса компактирования порошковой смеси чистых элементов 3Ni+Al на начальную стадию образования интерметаллического соединения Ni₃Al на поверхностях раздела разнородных частиц в условиях нагрева смеси внешним источником энергии.

Предложено объяснение эффекта возникновения электродвижущей силы при горении гетерогенных систем с конденсированными продуктами. На основе развитых физических представлений, оценок и анализа экспериментальных данных сформулирован конвективный механизм возникновения участков разной зарядовой плотности, связанный с переносом зарядов фильтрующимся в порах газом.

Кинетика термического разложения триаминогуанидиннитрата (ТАГН) изучена в твердом и жидком (раствор) агрегатном состоянии. Распад порошкообразного кристаллического ТАГН развивается с сильным самоускорением. Определены его формальные кинетические характеристики. Основная причина ускорения — прогрессивное плавление твердого вещества в ходе его химического превращения. Разложение ТАГН в растворе происходит в несколько десятков раз быстрее, чем в твердом состоянии, и со скоростью, уменьшающейся во времени. Основные газообразные продукты распада ТАГН — N₂, N₂O и H₂O. Обсуждается химия процессов, протекающих при его разложении.