Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2002 номер 2

Исследована структура и определена нормальная скорость распространения пламен СН₄/O₂ с добавками триметилфосфата (ТМФ) с целью исследования механизма ингибирования пламен добавками фосфороорганических соединений. Изучалась структура метанокислородного пламени с добавками ТМФ, стабилизированного на плоской горелке при давлении 1 атм. Для определения эффективности ряда ТМФ как ингибитора горения с помощью горелки Маха—Хебра измерены зависимости скорости распространения пламени от концентрации ТМФ. На основе предложенного ранее механизма деструкции ТМФ в пламенах проведены моделирование структуры пламени и расчет скоростей свободного распространения метановоздушного пламени как функции начальной концентрации ТМФ. Результаты расчета и эксперимента сопоставлены.

Рассмотрены математическая модель, алгоритм и программа расчета нестационарных режимов процесса воздушной газификации высокозольного каменного угля под давлением в зоне кипящего слоя реактора-газогенератора пилотной демонстрационной установки с циркулирующим кипящим слоем. Проанализировано влияние режимных параметров на протекание процесса. Отмечена возможность возникновения "горячих пятен" (кратковременных локальных разогревов) в различных точках слоя, максимальная температура в которых может быть близка или даже превышать точку шлакования топлива. Проанализированы возможные механизмы возникновения "горячих пятен".

Исследуется влияние температуры и теплоты плавления инертного легкоплавкого компонента смеси, а также его количества, на закономерности зажигания и нестационарные режимы горения безгазовых систем.

Построена математическая модель компактирования реагирующей гетерогенной смеси под действием постоянной нагрузки. Рассматривается двухкомпонентная смесь, один из компонентов которой легкоплавкий. Подробно анализируется уплотнение стехиометрических смесей. Получены формулы для оценки динамики структурных превращений и макроскопических характеристик продукта. Установлено существование различных режимов процесса, определяемых условиями его организации, физико-химическими параметрами смеси и нагрузкой.

Исследованы особенности горения в воздухе смесей промышленных порошков алюминия АСД-1 и АСД-4 со сверхтонкими порошками Al и γ-Al₂O₃. Показано, что при горении грубодисперсных промышленных порошков происходит связывание азота воздуха с образованием AlN и AlON. Горение смесей протекает в двухстадийном режиме с вероятным образованием промежуточных газообразных и жидких продуктов. Существенную роль при горении смесей промышленных порошков алюминия со сверхтонкими играют процессы спекания и недогорания.

Исследовано влияние излучения на характеристики высокотемпературных и гистерезисных режимов окисления металлической частицы, на поверхности которой образуется оксидная пленка в конденсированном состоянии. Определены условия, при которых теплообмен излучением с холодными стенками реакционной установки приводит к уменьшению температуры горения, критических температур и толщин оксидной пленки — параметров, характеризующих зажигание, вынужденное и самопроизвольное потухание металлической частицы.

Изложены методы экспериментального исследования процесса сажеобразования при термодеструкции угле- и стеклопластиков в потоках высокотемпературного газа и пламени. Проанализирован механизм процесса, определены его макрокинетические параметры. Сформулирована и численно решена задача о нестационарном прогреве полубесконечного тела из полупрозрачного стеклопластика с учетом сажеобразования в условиях радиационно-конвективного теплообмена. В безразмерных переменных приведено сравнение результатов численных расчетов с экспериментом.

Предложен способ регистрации величины электродвижущей силы (ЭДС) в волне горения электропроводящих конденсированных систем, основанный на использовании электродов, изготовленных из твердых продуктов сгорания изучаемой конденсированной системы. Измерены значения ЭДС в волне горения систем 3Zr + 2WO₃ и Ti + C + 20% TiC, составившие 70–80 и 24–27 мВ соответственно (причем полярность ЭДС у этих систем разная). Показано, что ЭДС в волне горения системы Al + Ni близка к нулю (не превышает 1–2 мВ).

Исследовалась структура поверхности (шероховатость) баллиститного пороха, горевшего в условиях обдува поверхности. В экспериментах варьировались калорийность порохов, скорость горения, давление и скорость обдува. На всех исследованных образцах обнаружена регулярная макроскопическая шероховатость. Установлена зависимость размеров неровностей от скорости обдува и давления. Предложена формула для оценки приведенной высоты шероховатости. На основе анализа экспериментальных данных предложена гипотеза о механизме образования шероховатости в условиях обдува.

В рамках асимптотического анализа исследуется зажигание реакционноспособного вещества высокотемпературной разрядной полостью. Рассмотрено влияние теплоотдачи в боковую поверхность заряда и падения интенсивности потока излучения из полости на время и критические условия зажигания. Результаты расчетов сопоставлены с известными экспериментальными данными.

Численно анализируется волновая картина в полуограниченном цилиндрическом заряде гелеобразного вещества при электровзрыве в нем плоской фольги. Приведены результаты расчетов гидродинамических параметров в зависимости от начального положения фольги и параметров электровзрыва.

Методом численного моделирования исследовано взаимодействие падающей ударной волны (с прямоугольным или треугольным профилем за ее фронтом) с полубесконечным облаком частиц алюминия конечной ширины, расположенным внутри канала вдоль плоскости симметрии. В результате взаимодействия ударной волны с передней кромкой облака образуется вихрь, который приводит к распылению облака. Отражение искривленной ударной волны от плоскости симметрии может быть как регулярным, так и с образованием ножки Маха. При нагружении облака достаточно сильной ударной волной в облаке формируется детонационная волна. При этом течение носит периодичный характер, что обусловлено прохождением и отражением от стенок поперечных волн.

Экспериментально исследован процесс перехода волны детонации из химически активной пузырьковой среды в химически инертную среду — жидкость. Изучена структура и измерены давления в прошедшей и отраженной от торца ударной трубы (постдетонационных) волнах в различных жидкостях. Прослежена эволюция постдетонационных волн, измерены скорости их распространения и определены постоянные затухания. Проведен качественный анализ механизмов диссипации энергии постдетонационных волн в жидкостях.

Исследованы детонационные свойства смесей конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) с металлическими добавками. Разработана схема измерений высокой электропроводности продуктов детонации (σ > 10 Ω^-1 · см^-1) с временным разрешением ∼ 10 нс. Показано, что свойства продуктов детонации существенно зависят от содержания добавки в ВВ, дисперсности и плотности смеси. Электропроводность продуктов детонации исследованных составов достигает ≈5 · 10³Ω^-1 · см^-1, что более чем на три порядка превышает электропроводность ВВ без добавки. Обнаружена существенная неоднородность электропроводности продуктов детонации по толщине проводящей области. Основная проводимость соответствует участку протяженностью ≈1 мм вблизи детонационного фронта. Степень пересжатия детонационной волны сильно влияет на электропроводность и толщину проводящей зоны. Предполагается, что характер изменения электропроводности со временем обусловлен последовательно протекающими процессами ударного сжатия ВВ, возбуждения химической реакции (в том числе реакции добавки с продуктами детонации), расширения продуктов детонации. Возможность исследования детонации в различных режимах обеспечивает высокую информативность использованного метода измерений.

Приведены результаты исследования торможения продуктов детонации взрывчатого вещества на основе ТАТБ с помощью модифицированного метода преград. Результаты экспериментов сравниваются с данными для близкого по составу взрывчатого вещества и с результатами расчета.

Представлен анализ результатов исследования эволюции микроструктуры в материалах, отличающихся типом кристаллической решетки и исходным состоянием (размер зерна, начальная плотность дефектов), после взрывного нагружения по методу полого толстостенного цилиндра. Показана роль кристаллической структуры в формировании микроструктуры монокристаллов и крупнозернистых образцов меди при взрывном деформировании. Проведено сопоставление формируемых микроструктур с соответствующими им деформациями. Показано, что в процессе высокоскоростной деформации фрагментация элементов структуры происходит на всех масштабных уровнях. Механизм фрагментации и обусловленные этим процессом свойства при последующей деформации определяются исходными структурой и состоянием материала. Установленные в работе закономерности эволюции микроструктуры в материалах учтены при создании новых материалов динамическими и квазидинамическими методами.

Исследованы различные варианты динамической антикумулятивной защиты и влияние ее параметров на глубину проникания кумулятивной струи в преграду.