Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены результаты исследования влияния добавок диметилэфира на сажистое плоское пламя этилен/воздух. Исследование проводилось методом квадрупольной масс-спектрометрии. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами кинетического моделирования. Показано, что исследованные добавки диметилэфира не оказывают существенного влияния на образование ароматического соединения C₆H₆. При этом с ростом доли диметилэфира происходит увеличение интенсивности сигналов алифатических структур. Проанализировано влияние этого эффекта на процесс сажеобразования.

Сформулирована и решена задача линейной модовой устойчивости цилиндрического фронта дефлаграционного горения Чепмена --- Жуге в радиально расходящемся дозвуковом потоке с малым числом Маха при учете вихревых возмущений скорости потока. Обнаружены неустойчивые моды колебаний и волн с растущими по времени амплитудами для рассматриваемых типов малых возмущений основного потока горючей смеси и фронта пламени. Получены квазисобственные частоты и пространственные формы колебаний и волн возмущения фронта горения. Показано наличие вращающихся окружных волн возмущения фронта горения в кольцевом канале камеры сгорания, определены скорости их вращения. Приведены основные особенности учета вихревых возмущений.

Приведены данные экспериментов по распространению водорода в объеме помещения с принудительной вентиляцией. Установлена зависимость максимальной объемной доли водорода от объемного расхода газа для вентиляции помещения объемом 8 м³. Выполнены также эксперименты по воспламенению в помещении водородно-воздушной смеси, образующейся после истечения струи из баллона высокого давления до 14 МПа. Оценено влияние совокупной площади вышибных окон на величину барических нагрузок, оказываемых на стенки помещения при горении водородно-воздушной смеси.

Представлены результаты экспериментального исследования дифракции волн горения и детонации в малоисследованном классе двухтопливных систем (на примере горючей системы метан/водород). Характерной особенностью исследованных систем является заметное различие кинетических параметров индивидуальных топливных компонентов. Получены новые данные о динамике распространения волн горения, размерах детонационных ячеек, скоростях дифрагирующих волн, критических режимах инициирования и их оптимизации.

В связи с высокими рисками, сопутствующими взрывным экспериментам, современные исследования, как правило, ориентированы на маломасштабные модели, позволяющие определять такие параметры, как давление и импульс, с использованием принципа приведения по расстоянию. В связи со сложностью физической картины взрыва численное моделирование в сочетании с экспериментальными методами становится надежным инструментом для изучения параметров детонации и распространения ударных волн. В настоящей работе на основе CFD-моделирования проведен расчет маломасштабного взрывного эксперимента, исследовано влияние размера расчетной сетки, а также оценена эффективность защитных устройств, размещенных над противовзрывным барьером. Дополнительно выполнена оценка тротилового эквивалента и предложен подход к его определению, базирующийся на соотношениях Чепмена --- Жуге. Результаты показывают, что точность расчета может коррелировать как с размером сетки, так и с приведенным расстоянием. Моделирование защитных устройств выявило их заметное влияние на распределение ударной волны в воздушной среде. Предложенный метод оценки тротилового эквивалента продемонстрировал многообещающие результаты для исследуемых взрывчатых веществ; вместе с тем для расширения области его применения, особенно в случае алюминизированных составов и других типов взрывчатых веществ, рекомендуется проведение дополнительных исследований.

В вертикально расположенной ударной трубе квадратного сечения 138 × 138 мм исследовалось взаимодействие ударной волны с числом Маха до 2.5 с квазиэллиптическим фронтом бедного ламинарного пламени. Камера низкого давления ударной трубы заполнялась горючей смесью объемного состава 8 % H₂, 18.4 % O₂ и 73.6 % Ar до давления 20 кПа, а камера высокого давления --- воздухом или гелием до давления 100 или 400 кПа. Импульсное лазерное излучение, сфокусированное в точку вблизи оси камеры низкого давления, воспламеняло горючую смесь, в результате чего формировался изолированный, медленно растущий очаг пламени --- пузырь. Он имел квазиэллиптическую форму и представлял собой контактную границу раздела сред разной плотности --- легкие продукты горения в тяжелой несгоревшей смеси. После принудительного разрыва мембраны, разделяющей камеры высокого и низкого давления, в последней формировалась ударная волна, при взаимодействии с очагом пламени вызывавшая развитие неустойчивости Рихтмайера --- Мешкова на его границе. Неустойчивое течение --- квазиэллиптическое пламя, эволюционирующее в тороидальный вихрь, --- через пару оптических окон в противоположных стенках трубы регистрировалось скоростной шлирен-видеосъемкой с частотой кадров 50 кГц.

Проведено исследование характеристик горючести пластин армированной стекловолокном эпоксидной смолы толщиной 0.35 и 1 мм с добавками фосфорсодержащего антипирена DOPO-THPO, графена и оксида графена. Огнестойкость пластин определяли с помощью теста по определению кислородного индекса и теста UL-94 HB. По итогам тестов не выявлено значительного влияния добавок антипиренов на огнестойкость. Механизм действия антипиренов был дополнительно исследован в экспериментах по горизонтальному распространению пламени навстречу потоку окислителя с различной концентрацией кислорода. Установлено, что добавка 2 мас. % графена + 4 мас. % DOPO-THPO приводит к уменьшению скорости распространения пламени образцов толщиной 0.35 мм. Однако увеличение концентрации добавки DOPO-THPO до 6 ÷ 8 мас. % оказывало обратный эффект. Эффект от добавки 8 мас. % оксида графена был выше, чем от добавки смеси графена и DOPO-THPO. Влияние антипиренов на скорость распространения пламени в случае образцов толщиной 1 мм не обнаружено. Предполагается, что это связано с толщиной образцов, которая соответствует термически толстому пределу. Кроме того, были определены температурные профили в конденсированной и газовой фазах при распространении пламени.

Испарение и горение капель топлива исследуются с середины прошлого века. Существующее моделирование сгорания распыла основано на упрощенной одномерной модели. Эта модель, а также недавно разработанные трехмерные модели горения одиночных капель не описывают условия существования различных режимов горения капель. В настоящей работе испарение и горение капель изучены с помощью методов гидродинамики и экспериментально. В гидродинамической части рассматривается двумерная осесимметричная испаряющаяся и горящая капля. Уравнения движения решаются интегральным методом, аналогичным методу Кармана --- Польгаузена расчета пограничного слоя при наличии градиента давления. Полученное решение дает локальную скорость испарения и радиус пламени, согласующиеся с известными экспериментальными данными. В экспериментальной части определено влияние относительной скорости газа, давления и температуры газа на процессы испарения и горения капель. Экспериментально выявлены различные режимы горения капель при разных относительных скоростях, что объясняет изменение константы испарения с ростом относительной скорости. Теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями испарения подвешенных капель.

Предложен метод автоматизации определения параметров дисперсной фазы материалов, основанный на цифровой голографической регистрации и глубоком машинном обучении. Проведены численные и натурные эксперименты голографической записи облака частиц размерами порядка 10 мкм, и осуществлено послойное восстановление полученных голограмм. Показано, что нейронная сеть способна распознавать частицы на восстановленных голограммах с метриками точности выше 75 %, что более чем в два раза превышает точность работы бинаризации и алгоритмов Хафа, Собеля и Кэнни.

Исследовано влияние включений хлоридов калия, кальция, магния и железа на критическую плотность энергии лазерного излучения, достаточную для зажигания предварительно деминерализованного бурого угля марки 2Б миллисекундными лазерными импульсами с длиной волны 1 070 нм и интенсивностью в диапазоне 6.4 ÷ 52 кВт/см². Для минимальных интенсивностей излучения добавочные концентрации кальция и магния 5 ÷ 7 % увеличивают критическую плотность энергии зажигания в 2--4 раза. Калий увеличивает критическую плотность энергии менее чем на 20 %, в то время как железо понижает ее примерно в 2 раза с тенденцией к насыщению при увеличении концентрации включения до 7 %. Влияние использованных включений снижается с ростом интенсивности излучения и практически прекращается при интенсивности излучения 52 кВт/см².