Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2003 номер 5

Измерено время задержки воспламенения метановоздушных смесей (φ = 0,5) в диапазоне температур 1200÷1700 К и давлений 3÷450 атм за отраженными ударными волнами в ударной трубе по излучению электронно-возбужденного радикала OH (переход A²Σ⁺- X²Π) на длине волны 306,4 нм и по поглощению на переходе, соответствующем компоненту F₁⁽²⁾ (ν₃ = 1)← F₂⁽²⁾ (ν₃ = 0) линии P(7) моды ν₃ молекулы CH₄ на длине волны 3,3922 мкм. Проведено сопоставление измеренных и рассчитанных по механизму GRI-Mech 3.0 времен задержек воспламенения, получено хорошее количественное совпадение результатов в широком диапазоне давлений.

С помощью волновой теории зажигания впервые получены аналитические выражения для расчета временных характеристик зажигания газовзвесей нагретым телом. Показано, что зажигание может происходить в трех различных режимах: кинетическом (однотемпературном), диффузионном (двухтемпературном) и переходном, который обладает свойствами как диффузионного, так и кинетического режима. Определена параметрическая область реализации каждого из возможных режимов зажигания. Установлено, что переход от кинетического к диффузионному режиму происходит при изменении температуры нагревателя всего на один характерный интервал и сопровождается скачкообразным уменьшением как времени задержки зажигания, так и количества энергии, необходимого для инициирования горения. Установлена связь между закономерностями воспламенения и диффузионного горения одиночной частицы и параметрами зажигания газовзвеси данного сорта частиц. Показано, что на зависимостях времени установления нулевого градиента _o от критерия Семенова имеется минимум. Выяснено, что значение _o минимально при температуре нагревателя, на один характерный интервал превышающей температуру зажигания одиночной частицы. Численное решение исходной системы уравнений подтвердило правильность основных допущений, а также выводов приближенного анализа. Ошибка в определении временных характеристик зажигания с помощью приближенных формул не превышает 50%. Для кинетического режима зажигания найдено такое преобразование временного и пространственного масштабов, что временные характеристики зажигания в новых безразмерных переменных перестали зависеть от массовой концентрации частиц.

Рассмотрена модельная задача о распространении ламинарного фронта пламени в закрытом с одной стороны канале с препятствием. Поджигание инициировалось у закрытого конца канала. В расчетах реализованы эффекты втягивания пламени в вихрь, процессы выталкивания вихря пламенем из канала и фрагментации пламени.

Измерены характеристики развития ядра пламени в предварительно перемешанной бензиновоздушной смеси в цилиндрической камере сгорания постоянного объема. Эксперименты проведены при начальной температуре 393 К, давлении 6 бар и эквивалентном отношении Φ = 0,8 с использованием различных систем зажигания и типов свечей. Представлены шлирен-фотография процесса, проанализированы результаты измерения скорости пламени, скорости тепловыделения и массовая доля выгоревшего топлива.

Исследован процесс азотирования алюминия и алюминийсодержащих смесей в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза под высоким давлением (до 300 МПа) реагирующего газа (азота). Изучены зависимости температур воспламенения, а также температур и скоростей горения указанных исходных смесей от условий эксперимента — давления азота, состава исходной смеси. Исследована зависимость скорости горения исходных смесей от факторов, влияющих на растекание жидкого компонента (расплава, содержащего алюминий и азот) по поверхности второго компонента (нитрида алюминия, диборида титана), таких как равновесный угол смачивания, взаимодействие на границе раздела, плавление второго компонента. Изучены микроструктура и некоторые свойства полученных материалов. На основе проведенных исследований определен механизм горения и предложен механизм фазообразования при горении указанных смесей, определена структура волны горения.

Изучены кинетические закономерности термического разложения 2,4-динитробензофуроксана и его аддуктов с гидроксидами К, Na и Cu. Установлены особенности изменения скорости процесса в ходе превращения, влияние на кинетику распада степени заполнения сосуда веществом, агрегатного состояния и температуры. На основании полученных кинетических данных, состава газообразных и некоторых конденсированных продуктов разложения, анализа материального баланса по элементам между исходным веществом и продуктами высказаны предположения о механизме происходящих химических превращений.

В рамках теории теплового взрыва Семенова разработана математическая модель процесса воспламенения одиночной частицы алюминия в стационарных условиях. На ее основе описаны экспериментальные зависимости времени задержки воспламенения от радиуса и предельной температуры воспламенения. Определена зависимость предэкспоненциального множителя в эмпирическом законе окисления от размера частиц, температуры окружающей среды и содержания в ней окислителя.

Экспериментально исследован процесс деформации при безгазовом горении образцов на примере составов 5Ti+3Si и Ti+C. Использование скоростной видеосъемки (500 кадр/с) позволило проследить динамику перемещения вещества в волне безгазового горения с пространственным разрешением порядка 10 мкм. Показано, что непосредственно за фронтом волны горения происходит расширение среды, затем сжатие. Определены размеры зоны расширения и зоны сжатия.

Описана методика изучения макрокинетики горения агломератов в факеле твердого топлива, основанная на использовании специальных образцов модельного топлива, генерирующих монодисперсные агломераты. Установлена эмпирическая зависимость неполноты сгорания алюминия в продуктах горения топлива на основе перхлората аммония и октогена от времени и давления. Определена доля массы оксида, аккумулированного на горящем агломерате, в зависимости от степени превращения алюминия. Для мелких агломератов (310÷350 мкм) эта доля убывает со степенью превращения, для крупных агломератов (400÷540 мкм) — возрастает, вследствие чего масса крупных агломератов увеличивается по мере выгорания алюминия. Из-за накопления оксида в изученном диапазоне параметров не происходит заметного изменения размера агломератов.

Приведены результаты измерения нестационарных температурных полей в разлагающихся теплозащитных покрытиях, а также потерь массы в высокотемпературном потоке инертного газа (азота). С использованием аналитических и численных методов решения граничных и коэффициентных обратных задач тепло- и массопереноса определены теплофизические и кинетические характеристики теплозащитных материалов на основе двух модификаций хлорсульфированного полиэтилена и порошкообразного полипропиленового наполнителя.

Экспериментально определена зависимость времени задержки вспышки гексанитроманнита от начальной температуры. Проведены измерения критического диаметра детонации литого гексанитроманнита и его растворов в нитрогликоле и нитроглицерине.

Впервые экспериментально показано, что при низких уровнях лазерного возбуждения предвзрывная люминесценция азида серебра зарождается и развивается в отдельных очагах. При повышении уровня возбуждения среднее число очагов увеличивается, вплоть до образования гомогенного свечения.

Представлена физическая модель датчика динамического давления на основе сегнетоэлектрического полимера — поливинилиденфторида. В диапазоне давлений 1÷36 ГПа модель согласуется с результатами экспериментов.

Численно исследуется влияние скорости на защитные свойства стальной пластины при ее соударении с длинным стержнем из тяжелого вольфрамового сплава под углом 60°. Использована программа NET3D. Численно исследуется влияние скорости на защитные свойства стальной пластины при ее соударении с длинным стержнем из тяжелого вольфрамового сплава под углом 60°. Использована программа NET3D.Скорость пластины менялась в диапазоне -0,5÷0,5 км/с; отрицательное значение скорости соответствует ее полету в направлении движения ударника. Эффективность защиты, оцениваемая как остаточная кинетическая энергия ударника после пробития, возрастает по мере перехода от положительного к отрицательному значению скорости пластины как при обычной артиллерийской (1,5 км/с), так и при высокой (2,5 км/с) скорости удара. В рассмотренном диапазоне скоростей пластины защитные свойства наклонной пластины усиливаются при росте скорости удара. Исследованы механизмы взаимодействия ударника и пластины, определяющие данный результат. Полученные данные обсуждаются в связи с проблемами функционирования сенсорно-активируемой и активной брони.

В условиях кумулятивного взрыва на титановых мишенях получены покрытия, содержащие карбиды вольфрама — β-WC_1-x и W₂C_1-x. В эксперименте использованы конические облицовки с углом раствора 30°, изготовленные из смеси мелкодисперсных порошков вольфрама, графита и аммиачной селитры. Проведен сравнительный количественный рентгенофазовый анализ верхних и нижних слоев покрытия. Значение параметра элементарной кубической ячейки фазы β-WC_1-x в нижнем слое выходит за пределы известного в литературе интервала. Изучена микротвердость в разных участках мишени.

С помощью метода матричного анализа выводятся основные параметры подобия взрывчатого вещества и материала, имитирующего свойства грунта. Определение подобных взрывчатых веществ в значительной степени зависит от выбора имитатора грунта. Показано, что целесообразно в первую очередь определить подобное взрывчатое вещество, а затем материал имитатора грунта, а не наоборот. Пригодность метода проверялась сопоставлением результатов модельных экспериментов для мерзлых грунтов и состава цемент/песок.