И.Г. Намятов, А.А. Коржавин
Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, Новосибирск, Россия ign@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: диффузионное пламя, жидкое топливо, эффект Марангони
Страницы: 29-37
Исследовалось распространение пламени над поверхностью жидкого топлива, нанесенного на подложку с низкой температуропроводностью. Показано, что такая система-топливо и подложка-не является термически тонкой. Выполнен анализ переноса тепла перед кромкой пламени, обусловленного движением жидкости и возникающего за счет градиента температуры в слое жидкости (эффект Марангони). Приведены оценки градиентов температуры в конденсированной фазе, толщины слоя жидкого топлива перед и под фронтом пламени. Сделана оценка скорости диффузионного потока топлива в газовой фазе вблизи кромки пламени. Показано, что от градиента температуры вдоль поверхности жидкой пленки зависят скорость движения пленки и скорость диффузии испарившегося топлива к кромке пламени.
А.В. Трилис
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия trilisartie@yandex.ru
Ключевые слова: непрерывная спиновая детонация, нормальная скорость пламени, дефлаграционное горение, устойчивость фронта горения, квазисобственные частоты, волны энтропии
Страницы: 38-47
Проведено моделирование и установлены особенности начального (линейного) этапа развития вращающихся поперечных детонационных волн в плоскорадиальной кольцевой камере сгорания. Решена возникающая на данном этапе задача линейной модовой устойчивости цилиндрического фронта дефлаграционного горения Чепмена-Жуге в радиально расходящемся дозвуковом потоке с малым числом Маха при наличии волн возмущения энтропии потока. Стационарный фронт пламени описывается разрывом газодинамических параметров при условии, что продукты сгорания находятся в химическом равновесии. Обнаружено, что фронт пламени неустойчив для некоторых типов малых возмущений основного потока горючей смеси и фронта пламени. Обнаружена неустойчивость при условии постоянного расхода в системе подачи смеси. Численно-аналитическими методами получены пространственные формы колебаний и волн возмущения фронта горения в кольцевой камере сгорания.
Проведены нульмерные расчеты наносекундной динамики процесса воспламенения под действием наносекундного разряда в условиях двух типов вычислительных ограничений. Определено влияние этих ограничений на оценку начальных стадий экспериментально наблюдаемой динамики давления. Расчеты проведены в рамках следующих ограничений: постоянные внутренняя энергия и объем (U&V) и постоянные энтальпия и давление (H&P). Обнаружены различия в полученных решениях. Поскольку давление постоянно в условиях H&P, общая концентрация всех частиц уменьшается в процессе воспламенения. При этом радикалы O образуются и расходуются в малых количествах. В случае U&V развитие реакций и рост температуры происходят более динамично, чем в условиях H&P. Обнаружены существенные различия между результатами расчета в условиях U&V и H&P. Следовательно, значительные отклонения результатов расчета от экспериментальных данных могут быть вызваны некорректным учетом теплопотерь за счет падения давления.
А.А. Куроедов, П.А. Семёнов
Исследовательский центр им. М. В. Келдыша, Москва, Россия kuroedov@kerc.msk.ru
Ключевые слова: импульсная Т-камера, акустическая неустойчивость, твердое ракетное топливо, акустическая проводимость, функция отклика, нестационарное горение
Страницы: 57-68
Обеспечение устойчивости рабочего процесса в РДТТ является неотъемлемой задачей при проектировании и эксплуатации двигателя. В данной работе представлена расчетно-экспериментальная методика определения линейной устойчивости рабочего процесса в РДТТ с осесимметричной камерой сгорания, основанная на решении линеаризованной системы уравнений, описывающих динамику продуктов сгорания твердого ракетного топлива, в частотной области. В качестве граничных условий используются полученные в импульсной Т-камере значения акустической проводимости зоны горения твердого топлива. Верификация методики проводится по расчетно-экспериментальным данным, полученным для шести модельных двигателей. Представлены расчеты устойчивости рабочего процесса в двигателе большого удлинения, работающего на металлизированном топливе.
Ю.М. Михайлов1, В.В. Алёшин1, А.В. Бакешко1, В.И. Вершинников2, Т.И. Игнатьева2, Д.Ю. Ковалёв2 1Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия bav@icp.ac.ru 2Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия vervi@ism.ac.ru
Ключевые слова: оксид никеля, титан, смесь, горение, режимы
Страницы: 69-72
Изучено влияние соотношения компонентов смесей оксида никеля (II) с титаном на режимы и скорость горения составов на их основе. Установлено, что в нормальных условиях при изменении массового содержания оксида никеля от 75 до 30 % происходит закономерная смена режимов горения: огненный факел, многоочаговый режим и автоколебательный режим с периодическим срывом продуктов горения с горящей поверхности. Показано, что максимальная скорость горения таких смесей (82 мм/с) достигается при равном массовом соотношении оксида никеля и титана. В конденсированных продуктах горения смеси оксида никеля с титаном идентифицированы интерметаллид Ti2Ni и двойной оксид Ni2Ti4O х .
С.Л. Силяков, В.И. Юхвид, Н.В. Сачкова
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова, Черноголовка, Россия ssl@ism.ac.ru
Ключевые слова: остановка фронта горения, смесь термитного типа, волна горения, стадийность восстановления, синтез
Страницы: 73-79
Изучена стадийность химического превращения в волне горения экзотермической смеси Fe2O3/Al/AlN в среде азота c использованием оригинальной методики остановки фронта горения. Установлено, что в стехиометрической смеси Fe2O3/6Al, разбавленной 35 % (мас.) AlN, остановка фронта горения происходит после сгорания столба смеси 30 ÷ 40 мм. Методами локального анализа исследованы зоны остановленной волны горения. Показано, что алюмотермическое восстановление оксида железа (III) до алюминида железа протекает стадийно, через образование двойного оксида (FeAl) x Oy, имеющего переменный химический состав. Конечные продукты синтеза включают в себя оксинитрид алюминия, алюминид железа и непрореагировавший нитрид алюминия.
О.В. Лапшин1, В.Г. Прокофьев1,2 1Томский научный центр СО РАН, Томск, Россия ovlap@mail.ru 2Томский государственный университет, Томск, Россия
Ключевые слова: порошковая смесь, механическая активация, объемное горение, волновое горение, избыточная энергия, межфазная поверхность, химическое превращение
Страницы: 80-92
С помощью построенных в макроскопическом приближении математических моделей проведено теоретическое исследование процессов объемного и волнового синтеза в гибридной смеси, состоящей из неактивированных и активированных порошков одного и того же состава. Исследована динамика синтеза в зависимости от доли активированного порошка при различных значениях параметров предварительной механоактивации. Получены аналитические формулы для приближенных оценок температуры и времени синтеза в неактивированном и активированном составах.
Ю.А. Чумаков, А.Г. Князева
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия chya@ispms.tsc.ru
Ключевые слова: синтез композита, твердофазное горение, параллельные реакции, двухфазная зона, автоколебательный режим
Страницы: 93-105
Предложена и численно исследована модель синтеза композита в режиме горения. Предполагается, что комплекс химических превращений можно описать кинетической схемой с двумя суммарными параллельными реакциями. Одна из реакций соответствует синтезу матрицы, вторая - синтезу включений. Учитывается, что плавление компонентов смеси происходит в некотором интервале температур, а не при фиксированной температуре плавления. Показана возможность распространения фронта реакции в автоколебательном режиме. Найдены критические значения параметров, разделяющие стационарный и автоколебательный режимы распространения фронта реакции. Результаты расчетов в предельных случаях соответствуют известным теоретическим представлениям.
Приведены результаты экспериментального исследования ударного сжатия образцов гидрида титана TiH2, дейтеридов циркония ZrD2 и тантала TaD0.8, дейтеридов титана TiD2, TiD1.6, TiD1.1 в диапазоне давления 30 ÷ 220 ГПа. Описана технология синтезирования образцов дейтеридов титана и циркония из порошков титана и циркония, а также дейтеридов тантала из танталовых прутков. Эксперименты по определению ударных адиабат дейтеридов и гидридов выполнены с использованием известного метода отражения. Для сжатия образцов применялись генераторы ударных волн, формирующие волны зарядами взрывчатых веществ разной мощности. Предложен вариант описания полученных экспериментальных данных простыми уравнениями состояния.
С.П. Киселев, В.П. Киселев
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия kiselev@itam.nsc.ru
Ключевые слова: молекулярная динамика, нанокристалл, титан, алюминий, разрушение, одноосное растяжение, нагрев, пластическая деформация
Страницы: 115-129
Представлены результаты численного моделирования методом молекулярной динамики разрушения нанокристаллов титана, алюминия при одноосном растяжении в широком диапазоне температур 300 ÷ 1 270 K. Показано, что при растяжении нанокристаллов титана, нагретых до температуры выше 0.7 от температуры плавления в ненапряженном нанокристалле, сначала происходит фазовое превращение из кристаллического в жидкое состояние, а затем их разрушение. При растяжении нанокристалла алюминия данный эффект отсутствует.