Главная – Журналы – Поиск по журналам

Рассматривается вопрос о двумерной устойчивости точного решения уравнения Сивашинского, описывающего эволюцию искривленной поверхности пламени в гидродинамическом приближении. Показано, что одномерное полюсное решение этого уравнения, описывающее локальный минимум поверхности, устойчиво относительно малых двумерных возмущений. Задача рассматривалась в предположении о малости возмущений вдали от локального минимума поверхности. Устойчивые одномерные полюсные решения могут быть использованы в качестве тестовых примеров при численном моделировании поверхности гидродинамически неустойчивого пламени, а также могут применяться для построения аналитических двумерных решений уравнения Сивашинского.

Математическая модель искрового зажигания газовзвеси строится на основе двухтемпературной теплодиффузионной модели горения газовзвесей, лучистый теплоперенос моделируется в диффузионном приближении. Путем численного решения задачи получены зависимости минимальной энергии зажигания от параметров, характеризующих дисперсную фазу; определена область параметров дисперсной фазы, где лучистый теплоперенос существенно влияет на минимальную энергию искрового зажигания. Полученная аналитическая формула для определения критической энергии искрового зажигания газовзвеси, учитывающая лучистый теплоперенос в газовзвеси, дает значения, отличающиеся от результатов численного решения не более чем на 30% в широком диапазоне определяющих параметров задачи. Теоретически полученные значения минимальной энергии искрового зажигания газовзвеси угольной пыли удовлетворительно согласуются с данными экспериментов.

Разработана математическая модель процессов воспламенения и горения в двигательной установке порошков алюминия и перхлората аммония, учитывающая их полидисперсное распределение, отличие скоростей, температур газовой и дисперсной фаз. Исследовано влияние давления, соотношения компонентов и дисперсности частиц алюминия на структуру газодисперсного пламени, основные характеристики горения газовзвеси и полноту сгорания топлива.

Развиты представления о локальных искривлениях фронта горения — “шероховатостях”, вызванных проникновением расплава в зону прогрева. На основании оценок характерных времен и масштабов отдельных стадий выявлены различные режимы горения и их взаимосвязь со структурными параметрами исходной смеси.

На основе анализа экспериментальных данных, полученных в следе за телом из алюминия с магнием, показано, что изменение концентрации электронов вдоль оси следа за моделью из сплава АМГ-6 при скоростях 2 6 км/с определяется сложной системой реакций с участием возбужденных состояний атомов, двойной и тройной рекомбинацией электронов и перезарядкой ионов. Сформулирована основная система реакций. Показано, что доминирующим процессом, определяющим распределение электронной концентрации, является диссоциативная рекомбинация O₂⁺ + e O + O. Из решения обратной задачи двумя численными методами найдено значение константы скорости этой реакции, удовлетворительно согласующееся с данными других авторов.

Показано, что цилиндрические образцы железа и углеродистой стали диаметром 1,5 и 3 мм воспламеняются в кислороде в момент потери оксидной пленкой защитных свойств, предположительно в результате плавления ее основного компонента – оксида железа FeO – при температуре 1644 K. Значение температуры воспламенения не зависит от давления кислорода (в диапазоне 0,2 20 МПа). Воспламенению предшествует значительный ( 100 K) саморазогрев образца за счет тепла реакции окисления металла. Воспламенение фольги из углеродистой стали в кислороде (0,14 0,6 МПа) происходит по механизму Семенова – Франк-Каменецкого при начальной температуре поверхности не меньше 1233 K.

Экспериментально исследовано распространение фронта фильтрационно-диффузионного горения в глубь засыпки порошка титана в среде азота. Определена зависимость глубины распространения горения от высоты засыпки порошка титана и давления газообразного азота, выявлено влияние дегазирующих примесей на предел и некоторые особенности горения. Предложена модель процесса, на основе которой получена формула для оценки глубины выгорания засыпки.

На примере решения задачи о воспламенении газовзвеси частиц бора в смеси кислорода и водяного пара иллюстрируется возможность смягчения условий воспламенения твердого горючего, имеющего на поверхности труднопроницаемое для окислителя оксидное покрытие. Снижение температуры воспламенения такого горючего достигается за счет активного газообразного реагента, способного вступить в химическую реакцию с оксидной пленкой и преобразовать ее в продукты, не обладающие блокирующими свойствами. Расчет показал, что если удаление пленки B₂O₃, мешающей воспламенению частиц, происходит только в результате ее испарения, то температуры воспламенения частиц высоки. Газификация оксида водяным паром существенно ускоряет удаление пленки, что приводит к снижению температур воспламенения по сравнению с сухой средой. Эксперимент подтвердил справедливость расчета. Эффект проявляется тем сильнее, чем выше реакционная поверхность реагирующей системы. Из анализа стационарных решений системы уравнений на устойчивость к малым возмущениям получено критическое условие воспламенения газовзвеси частиц. Показано, что существует оптимальное соотношение окисляющих компонентов, при котором реализуется минимальная температура воспламенения взвеси.

На основе экспериментальных исследований определены кинетические параметры высокотемпературного пиролиза сланца. Рассмотрена простая математическая модель, позволяющая рассчитать динамику процесса термической деструкции твердого топлива и найти характерное время процесса. Приведен пример конструктивного выполнения реактора-пиролизера барабанного типа.

Предложена математическая модель и проведено численное исследование горения осесимметричных гранул топлива в условиях обдува. Исследовано влияние параметров набегающего потока (скорости, давления и температуры), а также размеров и геометрии поверхности на скорость горения гранул. Представлены физические картины течения около горящих гранул топлива.