Проведена количественная оценка температуры топливовоздушной смеси в окрестности контактного разрыва, образующегося в процессе истечения горючего газа (водород, метан, пропан) в воздух после разрыва мембраны ударной трубки. Показано, что условия, необходимые для самовоспламенения такой смеси, достигаются лишь после прохождения по ней отраженной от дна трубки ударной волны. Причем резко негативное влияние на вероятность самовоспламенения смеси оказывает повышение исходного давления воздуха в корпусе трубки. Кроме того, расчет указывает на то, что для метано- и пропановоздушной смеси даже после ее вторичного сжатия за фронтом отраженной волны условия, благоприятные для самовоспламенения, реализуются только при относительно высоком давлении горючего газа перед началом его истечения в трубку и одновременно при малом исходном давлении воздуха в ней. Результаты расчета удовлетворительно согласуются с имеющимися экспериментальными данными для водородовоздушной смеси.
Предлагается упрощенная математическая модель турбулентных течений, которая может быть названа "двухфазным" приближением по одному из возможных способов вывода соответствующих уравнений относительно осредненных по времени величин. В одномерном приближении решается задача о распространении турбулентного горения, возникающего у торцевой стенки в полубесконечной гладкой трубе. На основе модели бесконечно тонкого фронта пламени определяются концентрационные пределы существования режимов турбулентного горения с постоянной скоростью распространения.
Рассматривается однотемпературная аналитическая модель для определения радиуса локализации зоны горения в фильтрационном нагревателе типа "сектор диска". Исследуются основные параметрические зависимости процесса от массового расхода, теплосодержания смеси и объемно-усредненного коэффициента внешних теплопотерь. Сравнение с экспериментальными данными демонстрирует адекватность модели для качественного описания основных характеристик работы системы.
Новые экспериментальные исследования параметрических зависимостей скорости и пределов распространения пламени по пленкам жидкого топлива на металлических подложках подтвердили основные черты физической модели, предложенной ранее. Для термически тонких слоевых систем "топливо – подложка" возможна реализация стационарного режима распространения пламени. Показано, что скорость пламени зависит от эффективного коэффициента температуропроводности слоевой системы, причем основной вклад в ее значение вносят объемные теплоемкости компонентов системы и в меньшей степени их теплопроводности. Механизм распространения пламени включает цепочку взаимообусловленных основных элементарных процессов: передачу тепла кондукцией по подложке из зоны горения в предпламенную зону, подогрев и испарение топлива подложкой, образование горючей смеси и прогрев продуктами сгорания металлической подложки. Кромка пламени располагается у поверхности жидкости, где температура соответствует образованию в равновесных условиях смеси стехиометрического состава. Жидкое топливо полностью испаряется с подложки при температурах ниже температуры кипения.
Анализируется возможность уменьшения концентрации оксидов азота и компонентов группы HNOx с одновременным сокращением длины зоны реакции при горении водородовоздушных смесей в сверхзвуковом потоке за наклонной ударной волной путем введения в смесь добавок NH3, CH4 и C2Н6. На основе численного моделирования установлено, что введение в водородовоздушную смесь небольшого (до 5 %) количества этих добавок существенно меняет динамику горения за фронтом ударной волны и приводит к уменьшению длины зоны горения и снижению содержания NO и NO2 в продуктах сгорания.
Представлены результаты анализа условий применимости обратных методов восстановления нестационарной скорости горения твердых топлив, проведенного на основе исследования чувствительности давления в камере сгорания к вариациям скорости горения. Рассмотрены термодинамическое и одномерное газодинамическое приближения. Показано, что термодинамическая постановка обратной задачи применима для исследования процессов с характерными временами не менее 0,2 времени релаксации свободного объема камеры сгорания. Учет одномерных эффектов возможен и целесообразен при обработке экспериментов по торцевому горению быстрогорящих топлив.
Рассматривается решение обратной задачи внутренней баллистики ракетного двигателя на твердом топливе для случая, когда давление в двигателе является известной функцией времени. При известном давлении задача сводится к расчету температуры и площади критического сечения соплового блока. Получено аналитическое решение обратной задачи. Показано, что при изменении давления меняется и температура продуктов сгорания. Установлено, что увеличение температуры продуктов сгорания при быстром росте давления больше, чем при сжигании твердого топлива в условиях постоянного объема.
Рассмотрено термодинамическое описание физико-химических процессов в неподвижном слое катализатора в приближении простейшей (квазигомогенной) модели при протекании обратимой реакции первого порядка. Показано, что физическая природа медленных тепловых волн подчиняется второму началу термодинамики и полное производство энтропии в распределенной открытой и сильно неравновесной системе является функционалом автоволнового решения математической модели. Из однопараметрического семейства автоволновых решений минимум функционала соответствует единственному физически обоснованному решению. Методами неравновесной термодинамики дано обоснование процедуры "обрезания" функции реакции. В то же время сформулирована вариационная задача, при решении которой эта процедура не используется.
На основе зависимостей давления, импульса и времени действия ударной волны от энергии сферического взрыва в воздухе и от расстояния до центра взрыва выполнены расчеты параметров падающих и отраженных от жесткой преграды ударных волн при взрыве сосредоточенной массы органической пыли. Определены расстояния от центра взрыва, в пределах которых температура в падающей или отраженной ударной волне превышает температуру воспламенения частиц, взвешенных в воздухе, и возможно возникновение вторичных очагов пожара, инициированных волной при прохождении через запыленное пространство.
Электротермографическим методом исследованы закономерности тепловыделения и формирования микроструктуры дисилицида вольфрама в широком диапазоне изменения параметров температурного режима нагрева образцов, в том числе в условиях, моделирующих распространение волны горения в смесях порошков вольфрама и кремния. Основное внимание уделено стадии тепловыделения, обусловленного кристаллизацией дисилицидной фазы из пересыщенного расплава WSi2–Si. На этой стадии процесса наблюдается самоускоряющийся характер тепловыделения даже в условиях понижения температуры образца. Рост кристаллов дисилицида вольфрама происходит лишь на стадии тепловыделения. При выдержке системы в условиях максимальной температуры термограммы дальнейший рост кристаллов не наблюдается в течение времени, в 10 – 20 раз превышающего длительность тепловыделения.
