Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2012 номер 5

Развита газодинамическая модель течения в горящей двухфазной среде. Модель основана на расширенной теории низкоплотной гетерогенной среды, в которой дискретная фаза термодинамически моделируется как некоторый газ (с давлением p₂, температурой T₂ и внутренней энергией u₂, которая для твердых сфер определяется в соответствии с кинетической теорией при γ₂ = 5 / 3). Для этого «дискретного газа» определены законы сохранения массы, импульса и полной энергии. Кроме того, для частиц определяются собственная температура T_s , связь теплоемкости с внутренней энергией их материала e_s = c_s T_s и соответствующий закон сохранения энергии. В данной формулировке уравнения для обеих фаз являются гиперболическими и разделены, так что для каждой фазы определяется свой полный набор собственных значений и собственных векторов. Законы сохранения для каждой фазы могут быть проинтегрированы с применением схемы Годунова высокого порядка. Уравнения фаз связаны только законами сопротивления, тепло- и массообмена. В рамках модели проведены численные расчеты горения частиц алюминия при взрыве зарядов ударно-диспергируемого горючего. В силу присущей задаче точечной симметрии, поля течений осреднялись азимутально в направлениях θ и ϕ, откуда были определены средние значения и среднеквадратичные отклонения радиальных распределений термодинамических параметров, полей скорости и параметров в зоне реакции. Установлено, что давление в «дискретном газе» влияет на поток только на начальной стадии ускорения частиц, когда через порошок проходит сначала волна уплотнения, а затем волна разрежения от свободной поверхности. Затем давление в фазе частиц быстро убывает и ускорение частиц определяется главным образом сопротивлением. Тем не менее это оказывает влияние на процесс диспергирования, поскольку форма облака горящих частиц несколько отличается от результатов предыдущих исследований.