С. С. Воронцов, В. А. Забайкин, А. А. Смоголев, П. К. Третьяков
"Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск, lab2@itam.nsc.ru"
Страницы: 3-8
Подтверждено существование вихревых зон на внешней границе водородного факела в спутной сверхзвуковой струе воздуха. Анализ результатов экспериментов и сопоставление с известными расчетами показывают, что образование таких зон может быть связано с волновой структурой, возникающей при нерасчетном истечении воздушной струи. Размер вихревых зон горения увеличивается вдоль факела, а сами они могут способствовать улучшению смешения топливной и воздушной струй.
Получено так называемое спиновое распространение пламен предварительно перемешанных горючих газовых смесей. Наблюдалось непрерывное вращательное движение одного, двух и трех очагов пламени.
Исследованы закономерности образования вихревых структур при горении смеси горючего газа с воздухом, вдуваемой через отверстие в плоской пластине вертикально вниз. Обнаружено, что форма, расположение и число вихревых ячеек определяются скоростью истечения и составом горючей смеси. Показано, что при увеличении скорости начиная от минимального критического значения, при котором возникает вихревая структура, число вихревых ячеек уменьшается от пяти-шести до одной. Дальнейшее увеличение скорости истечения газа приводит к турбулизации потока продуктов горения. Наличие вихревой структуры увеличивает критическое число Рейнольдса, при котором течение становится турбулентным. Обратный переход к структуре с увеличенным количеством вихревых ячеек происходит с <запаздыванием> по скорости истечения газа (гистерезис по расходу газа). Изменение скорости истечения сопровождается бифуркацией числа вихревых ячеек.
Установлен физический механизм, обусловливающий наблюдаемое в эксперименте сильное замедление роста максимальной температуры каркаса в волне фильтрационного горения газа с ростом расхода. При этом максимальные температуры газа и каркаса сравниваются и сильно сокращается зона тепловой релаксации. Введена классификация режимов на основе критерия температурной гетерогенности φ1. Получены явные аналитические решения для волны в случаях φ1 < 1 и φ1 % 1. Рассмотрена поправка на обратные реакции в продуктах горения. Путем численных расчетов с детальной кинетической схемой изучено влияние состава на поведение волн. Проведена оценка энергии активации для ультрабогатых и ультрабедных метановоздушных смесей. Сделан вывод о достижении при φ1 % 1 предельной эффективности теплового рекуперативного цикла в волне, предложены способы ее максимизации.
К. Г. Шкадинский, Н. И. Озерковская, А. Г. Мержанов
"Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН 142432 Черноголовка, shcad@ism.ac.ru"
Страницы: 26-37
Впервые дано полное решение нестационарной фильтрационной задачи о тепловом взрыве, включая постиндукционный период. Исследована динамика полей температур, давления внутрипорового газа и глубины превращения конденсированной фазы в зависимости от дефицита активного газового реагента в реагирующей пористой среде. Основное внимание уделено образованию и распространению фронтальных режимов экзотермического химического превращения (их количество, направление и скорость распространения, степень превращения конденсированной фазы во фронте). Выявлены процессы <двойного самовоспламенения>", режимы распространенияволны горения с неполным превращением во фронте. Рассмотрен приповерхностный режим теплового взрыва, лимитируемый фильтрацией газа извне. Установленные закономерности динамики экзотермического химического взаимодействия позволяют на качественном уровне регулировать высокотемпературный синтез в условиях теплового взрыва.
Рассмотрена модель безгазового горения, основанная на предположении о том, что среда состоит из реакционных ячеек, теплообмен между которыми происходит намного медленнее, чем теплопередача внутри ячейки. Для различных скоростей реакции и кинетических законов рассчитаны температурные зависимости скорости горения, которые сопоставлены с известными экспериментальными данными. Установлена тепловая и концентрационная структура волны горения. Определены области существования и границы устойчивости микрогетерогенного и квазигомогенного режимов безгазового горения в зависимости от предэкспонента и энергии активации химической реакции. Проанализировано влияние резкого ускорения реакции в критической точке (например, в точке фазового перехода) на закономерности горения.
C. Г. Вадченко, И. А. Филимонов
"Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, 142432 Черноголовка vadchenko@mail.ru"
Страницы: 48-55
Исследованы режимы горения системы Ti+2B с высоким массовым содержанием меди и железа (63 ÷ 83$ %) в зависимости от начальной температуры, состава образца и размера частиц реагентов. Определены параметрические области существования высоко- и низкоскоростных послойных и спиновых режимов горения.
На основе двухтемпературной, двухскоростной нестационарной модели безгазового горения, учитывающей структурные превращения, связанные с силовым действием фильтрующегося в порах газа, с жидкофазным спеканием и объемными изменениями конденсированной фазы при химическом превращении, исследованы автоколебательные режимы горения. Показано, что структурные превращения существенно влияют на характер распространения волны горения и могут стабилизировать либо дестабилизировать горение. Основными структурными параметрами, существенно влияющими на устойчивость волны горения, являются начальная пористость, размер частиц и давление.
Ю. А. Гостеев, А. В. Федоров*
"Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск, gosteev@itam.nsc.ru *Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, 630090 Новосибирск; Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, 630008 Новосибирск, fedorov@ngasu.nsk.su"
Страницы: 67-74
Изучена задача о подъеме и воспламенении частицы угля в поле течения, возникающего после прохождения вдоль запыленной поверхности ударной волны. Описание динамики частицы проведено на основе разработанной и верифицированной ранее математической модели, учитывающей действие сил Саффмана и аэродинамической интерференции. Для моделирования процесса реагирования частицы угля используются представления теории приведенной пленки. Выполнены расчеты, выявляющие качественные и количественные особенности динамики и воспламенения частицы угля. Сопряженная математическая модель верифицирована по экспериментальным данным о траекториях и зависимости времени задержки воспламенения частиц угля от температуры газа за фронтом проходящей ударной волны.
Рассмотрена модель нестационарного горения слоевой конденсированной системы типа <сэндвич>, состоящей из параллельных слоев одновременно горящих компонентов, способных к самостоятельному горению. Определена функция отклика массовой скорости горения такой системы на периодическое изменение давления с учетом взаимодействия компонентов за счет разности их скоростей горения. В линейном приближении проанализировано горение таких систем при резком изменении давления. Показано, что характер этих процессов и их длительность зависят от отношения толщины слоя медленногорящего компонента к толщине его прогретого слоя. Установлено, что искривления поверхности горения компонентов в процессе нестационарного горения слоевой конденсированной системы могут существенно изменять характер нестационарного горения всей системы, в частности, повышать или понижать его стабильность.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
