Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2001 номер 2

На основе численных решений системы уравнений, описывающих одномерные течения вязкого теплопроводного реагирующего газа, в интервале давлений 0,5 90 атм проведен отбор ведущих стадий и компонентов для описания химической структуры пламен гексогена. Анализируемый кинетический механизм состоит из 263 стадий и 43 компонентов. Обсуждаются литературные данные по константам скоростей элементарных стадий. Применительно к условиям горения гексогена под воздействием излучения рассчитана структура пламени. Рассмотрены различные каналы протекания реакции в зоне распада пара гексогена. Обсуждается влияние массовой скорости и двумерности течения на структуру пламени. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными. Исследованы структура различных зон пламени и роль отдельных стадий и компонентов в протекании химического процесса.

На основе анализа имеющихся кинетических данных по высокотемпературному превращению ароматических и хлорсодержащих соединений построена кинетическая модель процесса, позволяющая качественно описывать динамику процесса образования диоксина и делать количественные оценки. Проведено сравнение результатов численных расчетов с экспериментальными данными.

Асимптотически при больших значениях числа Пекле, параметра Франк-Каменецкого и температурного напора исследовано развитие очага разогрева в пористой реакционноспособной среде при прохождении химических реакций на внутренней поверхности пор между твердым каркасом и газообразным окислителем. Показано, что в условиях естественной фильтрации газа развитие процесса во времени делится на две стадии. В первой происходит выравнивание давления, плотности и температуры газа по всей пористой среде, во второй — развитие очага разогрева на каркасе. Определены предел очагового воспламенения и время воспламенения очага. Приведен пример расчета критических параметров системы.

Экспериментально исследован механизм горения в многослойной системе 5Ti + 3Si при укладке дисков с зазором. Обнаружено существование сверхадиабатического режима горения. Показано, что при всех исследованных параметрах процесса реализуется только эстафетный режим горения.

Впервые исследованы закономерности горения смесей титана с порошками неметаллических нитридов BN и Si₃N₄. При горении данные нитриды служат твердым источником реакционноспособного азота. Показано, что механизм горения включает в себя как безгазовые стадии, так и реакцию газообразного азота с твердым или жидким титаном. При этом в системе Ti–BN превалирует безгазовое взаимодействие, а горение системы Ti–Si₃N₄ происходит по сложному механизму, включающему безгазовые и газофазные процессы.

Методом непрерывной регистрации газовыделения исследованы процессы окисления электровзрывного ультрадисперсного порошка (УДП) алюминия водой в интервале температур 50 75°С. Установлено, что электровзрывные УДП алюминия способны активно окисляться водой с образованием оксидно-гидроксидных фаз и выделением водорода уже при умеренном нагреве. При температурах более 75°С процесс окисления протекает в виде вырожденного теплового взрыва. Определены макрокинетические параметры процесса окисления УДП алюминия. Полученные данные могут быть использованы для оценки пожароопасности УДП в присутствии влаги, а также для анализа горения УДП алюминия в составе энергетических материалов.

Представлена математическая модель горения вспучивающихся огнезащитных материалов, учитывающая основные физико-химические процессы, протекающие при горении таких материалов. В модели используется минимальное количество эмпирических постоянных, определяемых в условиях, близких к моделируемым. Результаты численного анализа хорошо соответствуют экспериментальным значениям температур на границе “вспучивающийся материал – защищаемая конструкция”.

Исследованы критические условия теплового взрыва плоского слоя при граничных условиях второго рода на одной поверхности и третьего рода на другой. Вычислен критический параметр Франк-Каменецкого. Даны аппроксимирующие функции для определения критического параметра.

Для увеличения энергетических характеристик баллиститных порохов в их состав вводятся мощные взрывчатые вещества (ВВ) – гексоген или октоген. Их влияние на катализ горения порохов в литературе почти не освещено. В статье рассматривается роль гексогена и октогена в катализе горения баллиститных порохов. Экспериментально исследованы пороха, имеющие различный состав и энергетику. Найдено, что гексоген или октоген уменьшают скорость горения баллиститных порохов (без катализаторов) средней и повышенной калорийности независимо от того, как они влияют на энергетику порохов и характеристики их горения. Показано, что если катализаторы влияют на скорость горения пороха, то добавление гексогена или октогена к этому пороху (сверх 100%) не уменьшает относительную эффективность катализа, а даже несколько увеличивает ее.

Развита теория стационарной волны воспламенения в неравновесной по скоростям фаз многокомпонентной смеси газа и частиц магния. Определены в том числе условия, при которых воздействие ударной волны на облако частиц приводит к их воспламенению либо к “регулярному” нагреву. Выявлены качественно различные типы поведения температур дисперсной и газовой фаз за фронтом лидирующей ударной волны. Продемонстрирована существенная роль межфазного трения на ранних стадиях развития теплового взрыва. Проведена верификация модели на основе данных эксперимента по зависимости периода индукции окислительной реакции в облаке частиц от числа Маха ударной волны. Показано согласование расчетных данных, полученных в рамках равновесной и неравновесной по скоростям фаз моделей при малых размерах частиц.

Рассматривается конвективная детонация “газ – пленка” в жесткой пористой среде. Движение газовой фазы описывается дискретной стохастической моделью решеточного газа с учетом реальных законов трения и теплообмена фаз. Кинетика реакции задавалась так, чтобы характерное время горения соответствовало эксперименту. Модель воспроизводит основные характеристики явления: неплоский (изрезанный) фронт волны, плавное нарастание среднего по сечению заряда давления, заторможенность среднего течения, медленное охлаждение продуктов горения после окончания реакции.

Экспериментально показано существование самоподдерживающейся детонации в вакуумированной взвеси частиц вторичного взрывчатого вещества. Опыты проведены с октогеном в вертикальной ударной трубе диаметром 0,07 м и длиной 7 м в диапазоне среднеобъемных концентраций частиц 0,32 0,92 кг/м³. Установлено, что скорость вакуумной детонации практически не зависит от среднеобъемной концентрации частиц и составляет (1750 50) м/с, профиль давления волны вакуумной детонации плавный. Приведены данные об электропроводности продуктов вакуумной детонации и длине зоны реакции.

Представлены результаты исследования откольного разрушения и возбуждения взрывчатого превращения в пластическом взрывчатом составе ТП-83 при ударно-волновом нагружении. В первом случае образцы толщиной 20 мм нагружались ударом стальных пластин толщиной 1,0 и 1,6 мм, разгоняемых взрывом до скоростей 120 420 м/с, во втором случае — до скоростей 430 ÷ 580 м/с. Кроме того, во втором случае образцы толщиной 5 мм нагружались ударом медных пластин толщиной 0,10 0,28 мм, разгоняемых до скоростей 590 1250 м/с. Расчет условий нагружения образцов выполнялся в упругопластической постановке. Установлены и аналитически представлены взаимосвязи нагрузок, приводящих к откольному разрушению взрывчатого состава и к возбуждению в нем взрывчатого превращения, с реализуемыми условиями ударно-волнового нагружения.

Предложена новая идея экспериментальной методики, позволяющей определять производную давления по температуре в точке пересечения ударной адиабаты и линии равновесия двух фаз в координатах давление – температура. Дана оценка измеряемых величин на конкретном примере полиморфного превращения белого олова в ударных волнах.

С целью проверки электромагнитной модели ударного сжатия проводника в магнитном поле проведены ударно-волновые эксперименты с константаном. Результаты экспериментов показывают, что электромагнитная модель дает качественно правильное описание явления. Некоторое несогласование между расчетными и экспериментальными зависимостями может быть связано с факторами, не учитываемыми моделью (конечная толщина ударного фронта, неодномерность ударной волны и электромагнитного поля в измерительной ячейке). Из экспериментов определена электропроводность константана в условиях однократного ударного сжатия. Выполненные исследования позволяют обосновать электромагнитную модель ударного сжатия металла в магнитном поле и служат основой для разработки новых методик динамического эксперимента.

Исследуются термоэлектрические эффекты в биметаллической пластине, нагружаемой скользящей детонационной волной. Измерено распределение электрического потенциала на поверхности такой термопары, неоднородно нагретой вследствие высокоскоростной деформации. Результаты эксперимента используются для определения напряженного состояния металла и сопоставляются с расчетами, выполненными в рамках модели Ми – Грюнайзена.

В лабораторных и производственных условиях изучена возможность использования утилизируемых взрывчатых материалов (ВМ) для повышения эффективности действия взрыва зарядов промышленных взрывчатых веществ (ВВ). Для этой цели заряды ВМ использовали в качестве линейных инициаторов удлиненных зарядов промышленных ВВ. Установлено, что помещение стержня баллиститного пороха НБ-40 диаметром 10 мм внутрь заряда тротила насыпной плотности диаметром 40 мм увеличивает скорость метания алюминиевой оболочки на 14% (отношение скоростей детонации пороха и тротила 1,8 : 1,0). Применение в качестве линейных инициаторов шланговых зарядов ШЗ-1 (на основе тротила) и ШЗ-2 (на основе гексогена) в скважинных зарядах промышленных ВВ граммонита 79/21, граммонита 30/70 и аммиачной селитры приводит к уменьшению выхода негабарита на 15 20% и позволяет увеличить сетку скважин диаметром 160 и 220 мм на 20 25% с сохранением выхода породы. Отношение скоростей детонации ШЗ-1 и ШЗ-2 и зарядов промышленных ВВ находится в пределах 1,5 1,7 в случае граммонита 79/21 и 2,2 2,6 в случае селитры. Полученные результаты объясняются тем, что детонация линейного инициатора из утилизированных материалов изменяет форму фронта детонационной волны основного заряда, вследствие чего она встречает поверхность окружающей среды под большим углом и в среду “входит” ударная волна большей интенсивности, чем в случае отсутствия линейного инициатора.

Приведены результаты рентгендифрактометрических исследований покрытий и порошков системы W–C, W–N, W–N–C, полученных в условиях кумулятивного взрыва. Исследована зависимость фазового состава от условий проведения эксперимента. Показано наличие диффузии азота в исходный поликристаллический вольфрам.