Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 1999 номер 4

В рамках слабонелинейной модели, описывающей неадиабатическое пламя вблизи предела его распространения, связанного с потерями тепла, изучены стационарные состояния фронта волны горения. Образование пространственных структур фронта происходит из - за диффузионно - тепловой неустойчивости плоского пламени. Показано, что пределы распространения искривленного фронта пламени расширяются при учете диффузионно - тепловой неустойчивости – ячеистое пламя может существовать при теплопотерях, превышающих критическое значение для плоского пламени. Исследуется устойчивость стационарных решений, описывающих ячеистое пламя вблизи пределов его распространения. При достаточно больших значениях теплопотерь получены стационарные решения для неадиабатического пламени с разрывами фронта.

Проведено численное моделирование процессов радиационного теплопереноса в огненном шаре, образующемся при зажигании облака углеводородного топлива вблизи поверхности земли. Для описания излучательных характеристик продуктов горения (смеси двуокиси азота, водяного пара и сажи) использована модель взвешенной суммы серых газов с весовыми коэффициентами, зависящими от температуры. Расчет поля излучения в огненном шаре для индивидуальных серых газов проводится на основе либо диффузионного приближения (газы, для которых огненный шар является оптически толстым), либо приближения объемного высвечивания (газы, для которых огненный шар оптически тонкий). Представлены результаты расчетов пропановых огненных шаров с массой топлива от 1 г до 10³ кг. На основе сопоставления пространственных распределений радиационного источникового члена для огненных шаров разных размеров продемонстрирована роль масштабных эффектов. Показано, что излучение горящих облаков малого масштаба происходит равномерно по объему, тогда как огненные шары большого масштаба излучают преимущественно с поверхности. Полученная в расчетах доля энергии, переходящей в излучение, хорошо согласуется с литературными данными. Радиационное поле вне огненного шара и потоки на поверхность рассчитаны методом Монте - Карло. Определена доза энергии, падающей на поверхность за время горения огненного шара.

Изложены результаты исследований горения в каналах, связанных с явлениями, аномальными для установившихся в среднем турбулентных потоков: нестационарность тепловыделения, двухслойность течения, колебания столба газа различной интенсивности и частоты. При некоторых условиях такие явления приводят к значительным перераспределениям энтальпии и давления торможения на выходе из камеры сгорания, что существенно сказывается на интегральных характеристиках камеры сгорания.

Рассматриваются результаты численного моделирования процессов течения и горения предварительно перемешанной газовой смеси в цилиндрическом канале при внезапной закрутке потока и внезапном ее прекращении. Проведенные расчеты показывают, что закрутка потока позволяет локализовать пламя в заданном объеме камеры сгорания и является эффективным способом управления процессом горения.

В условиях, близких к изотермическим, исследовано образование сажи при пиролизе четыреххлористого углерода в интервале температур

Изложены результаты экспериментального исследования газификации углерода двуокисью углерода в диапазоне температур 10731373 К. Использован метод неустановившейся импульсной кинетики, который позволяет определить число реакционных центров углерода и тем самым истинное значение скорости газификации и кинетических констант.

Рассматривается зажигание твердого топлива в воде с помощью негерметичной системы зажигания в виде сквозного канала с установленной в нем спиралью накаливания. Функционирование системы зажигания основано на принципе создания кризисных условий кипения воды в канале при подводе к ней тепла от электрического нагревателя. Визуально установлено, что разогреву стенок предшествует подготовительный период, связанный с изменением агрегатного состояния воды. Система опробована на образцах твердого топлива.

На основе приближенного и численного решений задачи о зажигании конденсированного вещества проволочкой, накаливаемой постоянным током, проанализировано влияние электрофизических свойств и геометрических размеров проводника, а также теплокинетических характеристик твердого топлива на время задержки. Полученные данные удовлетворительно согласуются с экспериментальными результатами. Итоги параметрического анализа обобщены интерполяционной зависимостью.

Представлены результаты экспериментального исследования влияния тугоплавкого инертного наполнителя на термокинетические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллида Ni₃Al в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистых элементов.

С помощью методов математического моделирования исследована тепловая и концентрационная структура фронта горения в двухслойных образцах. Определены пределы горения по теплопотерям при различных тепловых эффектах и теплофизических характеристиках слоев. Показано, что повышение температуры среды, в которую помещен образец, является эффективным способом управления процессом горения. Установлено, что для значений определяющих параметров, используемых в расчетах, повышение температуры на один характерный интервал T_env,1 = T_in + RT ²_b,1/E (T_in – начальная температура образца, Т_b,1 – температура горения неразбавленного слоя) увеличивает критическое значение коэффициента теплопотерь более чем в двадцать раз.

Описал принцип работы газогенератора, заключающийся в сжигании пористого заряда твердого топлива в режиме фильтрации газообразных продуктов сгорания к холодному торцу, в направлении перемещения фронта горения.

По математической модели двухфазной двухскоростной среды численно исследована детонация в кольцевом слое взвеси летучих вторичных взрывчатых веществ, примыкающем к стенке цилиндрического канала. Обсуждаются динамика формирования и особенности структур двумерной зоны реакции детонационной волны в газовзвеси частиц гексогена. Впервые в расчетах получен детонационный режим с вихревой структурой зоны реакции. Определены геометрические пределы детонации в канале.

Численно исследовано влияние элементного состава взрывчатых веществ на параметры и состав продуктов взрыва. Показано, в частности, что подбором соотношений индивидуальных взрывчатых веществ и присадки (воды) можно достичь оптимального газовыделения смесевого взрывчатого вещества.

Экспериментально установлено, что при взрыве смесевых взрывчатых веществ, имеющих в своем составе азотсодержащие компоненты и горючее (алюминий, бор, титан), возможна реализация условий, при которых в конденсированных продуктах взрыва содержатся преимущественно нитриды в виде порошков дисперсностью 0,1 1,0 мкм, устойчивые при хранении на воздухе. Показана возможность образования низших летучих субоксидов.

Описаны условия ударно - волнового нагружения образцов пластифицированного ТАТБ, при которых происходит их повреждение. Рентгеноимпульсным методом зарегистрированы результаты нагружения поврежденных образцов ТАТБ взрывом накладного инициатора, свидетельствующие об увеличении их ударно - волновой чувствительности.

Предложен новый метод получения фуллеренов, который основан на том, что в волне разрежения, образующейся при выходе ударной волны на свободную поверхность ударно - сжатого графита, распад кристаллов может происходить не на отдельные атомы углерода, а на молекулы фуллеренов. Представлены результаты экспериментов, подтверждающие образование C₆₀ при помощи ударной волны в образце графита 30 35 ГПа.

Изучение спектров электронного парамагнитного резонанса в образцах ультрадисперсного детонационного алмаза показало наличие в них фуллерита в качестве примеси.

Проанализирована возможность повышения скорости метания твердых частиц при взрыве длинного трубчатого заряда мощного взрывчатого вещества (ВВ) в вакууме. Полученные экспери-ментальные результаты указывают на невозможность существенного повышения скорости метания. Предполагаемые причины – эрозия материала с внутренней поверхности трубки ВВ и значительное снижение массовой скорости течения при увеличении длины трубки ВВ больше оптимальной.

Изложены результаты экспериментов по разрушению материалов струями химически активного по отношению к разрушаемому материалу вещества. Натриевая низконапорная струя воздействовала на водонасыщенные гипсовые образцы, прочность которых на сжатие была более чем на порядок выше давления торможения струи. Струя эффективно проникала в материал, дезинтегрируя его за счет тепловой энергии, выделившейся в результате химической реакции между веществом струи и разрушаемым материалом. Удельные энергозатраты, связанные с дезинтеграцией материала, могут быть уменьшены на несколько порядков по сравнению с механическим и гидроструйным способами.

Впервые проведено моделирование возникновения нелинейных уединенных волн в системе, описываемой многочастичными потенциалами межатомного взаимодействия. Исследовано поведение свободной поверхности кристаллитов Ni и Аl в условиях высокоскоростного нагружения. Результаты расчетов показали, что уединенные импульсы, инициированные высокоскоростным нагружением, увеличивают свою амплитуду примерно в 1,5 раза в области свободной поверхности Ni и практически не изменяются в области свободной поверхности Аl. Природа данного эффекта связывается с различиями остов - остовного взаимодействия Ni и Аl.

С позиций механизма гидродинамической неустойчивости построена аналитическая теория процесса волнообразования на контактной границе при сварке взрывом. В качестве определяющих факторов принимается существенное действие вязких и инерционных сил, развивающихся при интенсивном соударении в области текучего состояния образцов. Полученные результаты согласуются с экспериментальными данными и объясняют наблюдаемые эффекты. Отдельно рассмотрен специфический случай уменьшенного сварочного зазора.

Исследованы особенности взрывного плакирования пластин и оболочек из стали Ст. З фольгами из меди и алюминия толщиной 20 и 50 мкм. Показано, что надежное плакирование наблюдается, если толщина фольг соизмерима с высотой микрорельефа плакируемой поверхности. При улучшении чистоты обработки поверхности качество соединения ухудшается. Улучшению качества соединения способствует увеличение длительности нагружения. В процессе плакирования уменьшается микрошероховатость обрабатываемой поверхности.

Приведены результаты экспериментальной оценки скорости разложения пероксида водорода в эмульсии с отвержденной дисперсионной средой.