Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2002 номер 3

Анализируются особенности образования ионов при объемной реакции метана и водорода с воздухом. Показано, что в метановоздушных смесях наиболее велики концентрации ионов NO⁺, NO₃^-, CO₃^-, CO₄^-, OH^-, NO₂^-. В водородовоздушных смесях наибольшие концентрации характерны для ионов NO⁺, OH^-, H₃O⁺, O^-, O₂^-. Как в богатых, так и в бедных смесях после воспламенения существует достаточно большой промежуток времени, в течение которого концентрации ионов весьма далеки от равновесных. Длительность этого промежутка и значения концентраций ионов в нем зависят от начальных параметров смеси и коэффициента избытка воздуха.
Ключевые слова: объемная реакция метана с воздухом, ион-молекулярные реакции, кинетика, ионы.

Представлены результаты численного исследования влияния интенсивности вдува водорода через пористую поверхность при его горении в пограничном слое. Для моделирования турбулентных характеристик течения использовалась k-ε-модель турбулентности c модификацией Чена для малых чисел Рейнольдса. При описании процесса химического реагирования применялась диффузионная модель (бесконечно большая скорость горения), но с учетом отличия коэффициентов диффузии различных веществ. Сопоставление случаев вдува с горением и без него показывает, что наличие фронта тепловыделения затягивает ламинарно-турбулентный переход и существенно деформирует профили плотности газовой смеси и ее вязкости. С увеличением скорости вдува фронт пламени смещается от пористой поверхности к внешней границе пограничного слоя. Проведен анализ вклада собственно вдува и горения в снижение поверхностного трения.
Ключевые слова: пограничный слой, горение, пористый вдув, тепло- и массоперенос, трение.

На основе двухтемпературной теплодиффузионной модели горения рассмотрена задача об искровом зажигании газовзвеси <топливо — окислитель — реагирующие частицы>. Получены зависимости минимальной энергии зажигания от параметров, характеризующих дисперсную фазу. Выявлено неоднозначное влияние присутствия частиц экзотермически реагирующей дисперсной фазы на минимальную энергию искры, приводящую к зажиганию газовзвеси. Полученные значения нижнего и верхнего концентрационных пределов воспламенения метановоздушной смеси со взвешенными в ней частицами угольной пыли хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Ключевые слова: гибридная газовзвесь, искровое зажигание, критические условия, концентрационные пределы.

Для исследования термического разложения динитрамида аммония (АДНА) использован двухтемпературный проточный реактор. Определены давление паров при температуре 80÷140° С и теплота испарения АДНА. На основании полученных результатов предложен механизм термического разложения АДНА, включающий стадию испарения АДНА, т. е. переход из конденсированного в газообразное состояние в виде молекулярного комплекса NH₃·HN(NO₂)₂ (пары АДНА) с последующей диссоциацией на NH₃ и HN(NO₂)₂. Масс-спектрометрическим методом определен состав продуктов термического разложения паров АДНА при температуре 160÷900° С. Установлена эффективная константа скорости диссоциации паров АДНА при температуре 160÷ 320° С. Проведено моделирование термического разложения паров АДНА в проточном реакторе по предложенному механизму с использованием полученной константы скорости реакции диссоциации паров АДНА.
Ключевые слова: динитрамид аммония, динитразовая кислота, молекулярно-пучковая масс-спектрометрия, термическое разложение, двухтемпературный проточный реактор.

Создана экспериментальная установка и разработана методика исследования процессов самовозгорания и взрыва пыли бурого угля. Определены кинетические параметры (энергия активации и предэкспонент) для бурого угля Ирша-Бородинского месторождения. Экспериментально показано, что при определенных соотношениях уголь/окислитель наблюдается двухстадийный характер взрыва. Повторный взрыв пыли обусловлен термоактивацией угля на первом этапе взрыва. Приведен ряд математических моделей, качественно описывающих процессы самовозгорания пыли бурого угля.
Ключевые слова: бурый уголь, самовозгорание пыли, кинетические параметры, численное моделирование.

Представлены результаты экспериментов, проведенных в бомбе постоянного объема, в которой поддерживали условия, характерные для пусковых режимов работы дизельных двигателей. В объеме на пути струи топливно-воздушной смеси устанавливали как охлаждаемые (до 286 К), так и неохлаждаемые вставки — пластины, имитирующие участок стенки камеры сгорания, на которых укрепляли лепестковые отражатели струи для реализации эффекта вторичного смесеобразования. Показано, что при повышенном давлении в среде (2,5 МПа и выше) наличие вставок, в том числе оснащенных отражателями независимо от их теплового состояния, влияет на воспламенение лишь при предельно низких температурах среды, при которых первичная вспышка паров топлива и продуктов его термического разложения осуществляется непосредственно вблизи поверхности вставки. При пониженном исходном давлении в среде (0,9 МПа) влияние вставки существенно: размещение неохлаждаемой поверхности снижает как период индукции (в 1,5 раза по сравнению с впрыском в свободный объем), так и предельную температуру вспышки. Но при охлаждении поверхности вставки задержка воспламенения увеличивается на 20%, а предельная температура, при которой оно осуществляется, возрастает на 100 К. В таких условиях установка лепесткового отражателя струи на поверхности имитатора стенки существенно улучшает характеристики воспламенения смеси: снижаются период его задержки и предельная температура вспышки вплоть до значений, не превышающих измеренные при впрыске в свободный объем. Предполагается, что при вторичном выбросе смеси с кромки лепесткового отражателя в свободное пространство рабочего объема образуется замкнутый кольцевой вихрь, содержащий как жидкую фазу —капли топливного распыла, так и газообразную — пары топлива, продукты его частичного термического разложения и воздух.
Ключевые слова: дизельный двигатель, смесеобразование.

Знание распределения интенсивностей внутренних оптических полей в нитрометане необходимо для определения тепловыделения в частице под действием излучения. Оптическое поле в объеме капли становится весьма неоднородным при увеличении радиуса капли или уменьшении длины волны падающего излучения. В работе по теории Ми рассчитаны внутренние оптические поля в каплях нитрометана на длине волны СО₂-лазера. Показано, что оптические поля в объеме капель нитрометана на длинах волн химического лазера (2,9 мкм) и СО₂-лазера (10,6 мкм) совпадают между собой, если размеры капель не превышают 10 мкм.
Ключевые слова: капли, взрыв, оптика, горючее, теория Ми, CO₂-лазер.

Предложена нестационарная математическая модель теплового распространения пламени в слоистой гетерогенной системе. Изучены структура и динамика фронтального экзотермического превращения в квазигомогенном, переходном и эстафетном режимах. С помощью предложенной модели проведен анализ осредненных характеристик фронта и динамики превращения отдельных элементов <дискретной> волны горения. Установлена корреляция закономерностей горения модельной среды и реальных гетерогенных составов. Показано, что максимальная скорость горения достигается на промежуточном уровне дисперсности среды в переходной параметрической области.
Ключевые слова: волны горения, гетерогенные системы, многослойные, нестационарные режимы, моделирование.

Предложена математическая модель подъема частиц пылевидных отложений под воздействием проходящих ударных волн, учитывающая одновременное действие на частицу сил Саффмана и аэродинамической интерференции. С помощью данной модели адекватно описана начальная стадия подъема одиночных частиц пылевидного слоя при воздействии на него ударных волн слабой и средней интенсивности. Достигнуто удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных. Показано, что в случае слабых ударных волн (число Маха ударной волны не превышает 1,5) и частиц среднего размера (диаметр менее 100 мкм) подъем частиц обусловлен действием силы Саффмана, в случае ударных волн средней интенсивности (число Маха 2,1÷ 3,3) и крупных частиц (диаметр 200÷250 мкм) — действием силы аэродинамической интерференции частицы и поверхности.
Ключевые слова: двухфазные течения, ударные волны, образование газовзвесей.

Показано, что модель Иорданского – Когарко содержит стационарное решение для детонационной волны в химически активных пузырьковых средах при следующих минимальных требованиях к модели: сжимаемость жидкости и учет акустических потерь. Сформулировано правило отбора скорости. Рассчитаны волновая структура зоны реакции и скорость стационарной пузырьковой детонации.
Ключевые слова: детонация, пузырьковая жидкость, пузырьки реагирующего газа, акустические потери, солитон, уединенная волна.

Предложена микроскопическая модель детонации в конденсированных веществах, на основе которой выведено неэмпирическое уравнение для скорости детонации, содержащее три параметра, характеризующие модель, и три параметра, характеризующие индивидуальное взрывчатое вещество. Совпадение экспериментальных и расчетных данных не хуже, чем в известных моделях Беккера–Кистяковского–Вильсона и Леннарда–Джонса–Девоншайра.
Ключевые слова: взрывчатые вещества, скорость детонации, неэмпирические методы расчета.

Рассмотрена задача о взрыве в полости, окруженной пористой средой. В рамках плоскоодномерной, радиальной и сферической постановок получены интегральные уравнения, описывающие релаксацию давления в полости из-за фильтрации газа в окружающее пористое пространство. Анализ результатов численного решения этих уравнений показывает, что характерное время релаксации давления в полости слабо зависит от его начального значения.
Ключевые слова: релаксация давления, взрыв в полости, пористая среда, фильтрация продуктов взрыва, очистка призабойной зоны.

Рассмотрены достаточно простые оценки коэффициента динамической вязкости для ряда металлов. Приведены экспериментальные результаты по ударному нагружению плоских образцов из алюминия, меди и сталей. Показано, что коэффициент динамической вязкости зависит от характерного размера структурного уровня пластической деформации, на котором рассматриваются процессы диссипации энергии нагружения. Установлено, что основным уровнем, определяющим вязкость материалов в условиях высокоскоростного нагружения, является мезоскопический с характерным размером ≈ 10мкм.
Ключевые слова: вязкость, высокоскоростное нагружение, мезоскопический уровень, интерферограмма.

На основе опубликованных данных о свойствах детонационного алмаза построена трехмерная фазовая диаграмма углерода в координатах <давление–температура–дисперсность>.
Ключевые слова: трехмерная фазовая диаграмма, детонационный алмаз, наночастицы алмаза, ультрадисперсный углерод.

Рассматривается физическая модель взрывного синтеза ультрадисперсного оксида алюминия, основанная на послойном разделении исходного вещества в волне сжатия по агрегатному состоянию и гранулометрическому составу. Исследована взаимосвязь между условиями синтеза и свойствами получаемого материала. Показано, что доля ультрадисперсной фракции в синтезированном порошке зависит от условий окисления металла при разлете, параметров ударно-волнового воздействия и скорости метания исходного материала в газовый объем взрывной камеры. Из экспериментальных данных определены размеры слоев и константы, характеризующие вероятность протекания парофазного окисления алюминия при взрывном синтезе. В координатах, соответствующих технологическим параметрам процесса (выход ультрадисперсной фракции, массы взрывчатого вещества и исходного металла), построена поверхность синтеза и определены параметры, наиболее благоприятные для получения вещества в ультрадисперсном состоянии.
Ключевые слова: ультрадисперсный оксид алюминия, взрывной синтез, физическая модель, послойное разделение вещества в волне сжатия, условия синтеза, свойства материала.

Несмотря на все принимаемые меры повышения безопасности при обращении с объектами, содержащими взрывчатые вещества, вероятность их случайного или аварийного взрыва полностью не исключается. Эффективная защита окружающей среды от воздействия взрыва достигается при его локализации в замкнутом объеме взрывозащитного контейнера. Применение таких контейнеров может существенно повысить безопасность эксплуатации боеприпасов и других взрывоопасных устройств.
Ключевые слова: контейнер, заряд, взрывчатое вещество, стеклопластик, композитный материал, оболочка, разрушение, деформация, прочность.

Анализируются основные кинематические параметры, определяющие начало образования соединения вблизи нижней границы области сварки взрывом. Рассмотрены особенности сварки алюминия со сталью. Приведены экспериментальные результаты исследования течения материала в зазоре при косом соударении металлических пластин.
Ключевые слова: косое соударение, поток частиц, сварка взрывом.

Впервые получены экспериментальные данные по кинетике предвзрывной проводимости азида серебра при импульсном инициировании на ранней стадии взрывного разложения. Обнаружено, что кинетика проводимости в этот период значительно сложнее, чем на более поздних стадиях. Различие кинетических кривых для разных образцов на ранних стадиях значительно больше, чем для установившегося процесса.
Ключевые слова: азид серебра, взрыв, цепные реакции, проводимость, кинетика, импульсный фотолиз.