Главная – Журналы – Физика горения и взрыва 2004 номер 2

С помощью численных и приближенных методов определены критические условия зажигания газовзвеси твердых частиц нагретым телом при импульсном подводе энергии. Показано, что в кинетическом (однотемпературном) режиме зажигания критическая длительность теплового импульса равна времени установления нулевого градиента на границе нагреватель —газовзвесь. В диффузионном (двухтемпературном) режиме зажигания (малые значения коэффициента теплообмена частиц с газом) критическая длительность теплового импульса существенно меньше времени установления нулевого градиента. Установлено, что значение критического времени теплового импульса определяется из равенства времен полного выгорания частиц на границе нагреватель — газовзвесь и повторного нагрева газа до температуры перехода реакции окисления частиц в диффузионный режим реагирования. Предложен приближенный метод расчета критической длительности теплового импульса для диффузионного режима зажигания. С помощью численных расчетов установлено, что минимальное время выхода на высокотемпературный режим горения достигается при продолжительности теплового импульса, равной времени установления нулевого градиента давления на границе нагреватель — газовзвесь.

Разработана модель динамики газового взрыва в невентилируемом сосуде, и приведены результаты расчета горения начально-неподвижной стехиометрической водородовоздушной смеси в сферическом сосуде объемом 6,37 м³. Модель основана на использовании метода крупных вихрей для моделирования турбулентности и градиентного метода моделирования горения предварительно перемешанных реагентов. Предложен метод для снижения расчетной толщины фронта пламени, обсуждаются результаты его применения. Для достижения вычислительной эффективности использовалась процедура адаптации расчетной сетки к решению задачи. Расчетная динамика давления хорошо совпадает с опубликованными экспериментальными данными, а скорость фронта пламени — с результатами расчета по модели сосредоточенных параметров для того же эксперимента.

Исследовалось поведение капли жидкого взрывчатого вещества — β-азидоэтанола — в нагретой воздушной среде. Показано, что процесс воспламенения капли протекает газофазно и лимитируется тепловыделением реакции окисления паров азидоэтанола. По мере удаления от предела воспламенения при повышении температуры среды возрастает роль реакции термического разложения молекул этого вещества. В интервале температур среды 560÷620 К воспламенение капли определяется кинетикой параллельно протекающих реакций — газофазного окисления и термического разложения азидоэтанола.

Дано решение задачи о тепловом взрыве реагента в форме полого цилиндра при граничных условиях третьего рода обратным методом. Предложены методы определения критических параметров в общем и частных случаях. Получены трансцендентные уравнения, через корни которых определяются критические значения параметра Франк-Каменецкого. Приведены результаты численного анализа и даны аппроксимирующие функции для определения критического параметра Франк-Каменецкого в зависимости от числа Био.

Исследованы форма, строение частиц и дисперсный состав конденсированных продуктов сгорания аэровзвеси частиц порошкообразного алюминия марок АСД-1, АСД-4 и АСД-6 при коэффициенте избытка окислителя 0,12÷0,4 и начальном давлении 0,05÷0,30 МПа. Субдисперсные частицы оксида алюминия составляют до 90% суммарной массы конденсированных продуктов сгорания. Среднемассовый диаметр частиц 0,15÷0,18 мкм, с повышением давления размер частиц увеличивается. При атмосферном давлении начальная дисперсность порошков алюминия, а также соотношение компонентов в рабочем участке практически не влияют на дисперсность частиц к-фазы. Выполнен сравнительный анализ дисперсного состава частиц к-фазы, образующейся при горении алюминия в различных топливных композициях и установках. Показано, что основное влияние на дисперсный состав оказывают тип топливной композиции, газодинамический процесс горения и условия взаимодействия частиц алюминия между собой и с газовой фазой.

Предложена точечная математическая модель процесса спекания прессовки ультрадисперсного металлического порошка в режиме теплового взрыва. Определено условие, при котором данный режим реагирования осуществляется. Проведена верификация модели по времени задержки и температуре начала спекания порошка платиновой черни.

Получены многослойные тонкие пленки Ti/Al методом магнетронного вакуумного напыления. Период микроструктуры варьировался в диапазоне 5÷110 нм, при этом количество слоев составляло 150÷4700, а общая толщина многослойной пленки достигала 15÷20 мкм. Исследовалось безгазовое горение полученных пленок. Обнаружено два вида горения: стационарный и пульсирующий, определены температуры горения при обоих режимах. Показано, что наиболее вероятным механизмом самораспространяющейся реакции является диффузия Al в β-Ti при температуре, близкой к температуре перехода α → β.

Процессы фазообразования рассматриваются на уровне мезоячейки смеси с использованием диаграммы состояния бинарной системы. Предложены последовательные схемы металлохимических реакций образования и распада интерметаллических соединений в смеси порошков никеля с алюминием. Численно решена задача диффузионного отжига указанной смеси в двух условиях: при постоянной температуре и при температуре, медленно возрастающей по линейному закону.

Представлены результаты экспериментального исследования электронно-ионной эмиссии и кинетических эффектов электрического поля в реакции горения металлических и гибридных гетерогенных систем. На основе результатов зондовых измерений установлено, что при горении происходит неравновесное возбуждение свободных электронов до энергии 150 эВ и периодическая автомодуляция эмиссионного тока. В системе Ni–Al обнаружено снижение температуры зажигания с 950 до 420 К под действием потока электронов и 2–3-кратное увеличение линейной скорости горения в электрическом поле частотой 16 КГц.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса перехода горения в детонацию в смесях углеводородов с воздухом. Рассматривается влияние внутренней геометрии и турбулизации потока, а также температуры и концентрации топлива в несгоревшей смеси на возникновение детонации.

Предложена модель вязкости для смесевых жидкостей и плотных газов, подчиняющихся модифицированному уравнению состояния Ван-дер-Ваальса. Приведены оценки вязкости продуктов взрыва гексогена, тэна и нитрометана в состояниях, реализующихся в детонационных процессах.

Описана возможная модель инициирования азидов тяжелых металлов, основывающаяся на представлении реакционных центров как ассоциата катионной и анионной вакансий. Приведены предпосылки построения модели, ее физическая и математическая формулировки. Предложенная модель качественно согласуется с имеющимися экспериментальными данными.

Для обобщенного представления пространственно-временных параметров подводного взрыва дополнен ряд безразмерных величин, позволяющих учесть влияние плотности и скорости звука в жидкости на распространение взрывной волны.

Экспериментально установлена возможность передачи детонации через водяную пробку от одного столба пузырьковой химически активной среды к другому. Определена критическая длина пробки жидкости. Опыты проведены в ударной трубе с пузырьками стехиометрической ацетиленокислородной смеси в воде. Установлен характер затухания пикового давления после выхода волны детонации из пузырьковой среды в жидкость. Показано, что в процессе распространения волны сжатия по дискретной газожидкостной среде профиль давления сохраняет подобие.

Показано, что распределение Гилварри хорошо описывает экспериментальные кумулятивные распределения числа и объема (массы) фрагментов от их линейного размера, площади или массы, полученные в экспериментах по динамической фрагментации как хрупких, так и пластичных твердых тел.

Получено распределение по размеру числа фрагментов, возникающих при разрушении стальной частицы при ударе по нормали по тонкому экрану со скоростью 2,5÷7,3 км/с. Для уменьшения числа крупных фрагментов экрана в запреградном облаке осколков использованы высокопористые пластинки из мелкодисперсного порошка меди. При увеличении давления соударения от 30 до 160 ГПа происходит изменение характера фрагментации стального ударника: от нерегулярной фрагментации вблизи порога разрушения частицы до более однородного разрушения при максимальной скорости удара. Основной результат эксперимента — при уменьшении размера фрагментов плотность распределения числа фрагментов увеличивается и не стремится к нулю. Выполнен анализ данных в рамках экспоненциальных распределений Грэди и Гилварри.