|
|
|
Array
(
[SESS_AUTH] => Array
(
[POLICY] => Array
(
[SESSION_TIMEOUT] => 24
[SESSION_IP_MASK] => 0.0.0.0
[MAX_STORE_NUM] => 10
[STORE_IP_MASK] => 0.0.0.0
[STORE_TIMEOUT] => 525600
[CHECKWORD_TIMEOUT] => 525600
[PASSWORD_LENGTH] => 6
[PASSWORD_UPPERCASE] => N
[PASSWORD_LOWERCASE] => N
[PASSWORD_DIGITS] => N
[PASSWORD_PUNCTUATION] => N
[LOGIN_ATTEMPTS] => 0
[PASSWORD_REQUIREMENTS] => Пароль должен быть не менее 6 символов длиной.
)
)
[SESS_IP] => 3.133.129.8
[SESS_TIME] => 1732182403
[BX_SESSION_SIGN] => 9b3eeb12a31176bf2731c6c072271eb6
[fixed_session_id] => 23910ea90f1b932648c71bda0d8d9d33
[UNIQUE_KEY] => dce776f70f14d60965505ba001202580
[BX_LOGIN_NEED_CAPTCHA_LOGIN] => Array
(
[LOGIN] =>
[POLICY_ATTEMPTS] => 0
)
)
2024 год, номер 4
|
К.Д. Цапенков, Ю.Г. Кураева, Е.И. Сидорова, А.Е. Штырлов, И.А. Зубрилин
Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
tsapenkov@inbox.ru
Ключевые слова: физико-химические свойства, выбросы вредных веществ, биотоплива, расчетные методики, эфиры жирных кислот
Страницы: 3-11
Аннотация >>
Авиационные двигатели являются источником значительных выбросов парниковых газов, в частности CO2. В связи с ужесточением норм эмиссии ведутся поиски путей сокращения выбросов CO2 авиацией. Одним из наиболее перспективных путей достижения этой цели является применение топлив из возобновляемых источников, например из растительного сырья. Для моделирования рабочего процесса камер сгорания авиационных двигателей при сжигании биотоплив и их смесей с нефтяными топливами требуется знание физико-химических свойств таких топлив. В данной работе проведен обзор существующих методик расчета физико-химических свойств кислородсодержащих биотоплив, включающих в себя эфиры, спирты и кетоны. Представленные методики валидированы на веществах, выступающих в качестве биодобавок к авиационному топливу, и проанализированы с точки зрения точности расчета и простоты их применения для исследования рабочего процесса в камерах сгорания.
DOI: 10.15372/FGV2023.9427 |
|
А.А. Кузнецова1,2, Л.И. Крикунова1,2, Д.П. Порфирьев1,2, В.Н. Азязов1, А.М. Мебель3
1Самарский филиал Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, Самара, Россия
malina-jun@yandex.ru
2Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
3Международный университет Флориды, Флорида, США
Ключевые слова: полициклические ароматические углеводороды, 1-аценафтил, окисление, поверхность потенциальной энергии, константы скорости, относительные выходы
Страницы: 12-18
Аннотация >>
Представлены результаты теоретического исследования реакции окисления 1-аценафтила молекулярным кислородом. Молекулярные параметры и относительные энергии получены с использованием композитной расчетной схемы G3(MP2,CC)//B3LYP/6-311G(d,p), обеспечивающей химическую точность. Значения констант скоростей и относительные выходы продуктов реакции были рассчитаны с кинетической точностью при различных условиях в рамках теории RRKM с пакетом MESS. Предложенный механизм включает в себя конкурирующие пути реакции, из которых при высокой температуре и низком давлении доминирует канал, ведущий к отрыву атомарного кислорода, а при низких температуре и давлении - канал, ведущий к отрыву монооксида углерода.
DOI: 10.15372/FGV2024.9455 |
|
Н.Т. Ярошенко, А.В. Швейкин, Т.В. Волкова
Российский научный центр «Прикладная химия» (ГИПХ), Санкт-Петербург, Россия
dryaroshenkon@yandex.ru
Ключевые слова: однокомпонентное топливо, пористый катализатор, двухфазный поток, капиллярные силы, физико-химическая и математическая модели
Страницы: 19-27
Аннотация >>
В ракетной технике нашли широкое применение однокомпонентные топлива гидразин и пероксид водорода. Их внедрение связано с созданием катализаторов, инициирующих воспламенение и горение топлива при простом контакте с катализатором без предварительного подогрева. Очевидно, что первоначальным актом воспламенения является жидкофазное разложение однокомпонентного топлива на катализаторе. В противном случае топливо просто не могло бы воспламениться. Представлены физико-химическая и математическая модели жидкофазного каталитического разложения и последующего воспламенения однокомпонентного топлива в слое гранулированного катализатора.
DOI: 10.15372/FGV2023.9438 |
|
Л.И. Крикунова1,2, А. Алина1,2, Д.П. Порфирьев1,2, В.Н. Азязов2, А.М. Мебель3
1Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
lubov_markova@inbox.ru
2Самарский филиал Физического института им. акад. П. Н. Лебедева РАН, Самара, Россия
3Международный университет Флориды, Флорида, США
Ключевые слова: ацетонитрил, метиновый радикал, нитрилы, квантовая химия, теория функционала плотности, метод связанных кластеров, поверхность потенциальной энергии
Страницы: 28-33
Аннотация >>
Представлены результаты теоретического исследования реакции метинового радикала (CH) с ацетонитрилом (CH3CN) - потенциально важного шага на пути к образованию гетероциклических азотсодержащих молекул в межзвездной среде и в атмосферах планет. Построен профиль поверхности потенциальной энергии, описывающий механизм образования как линейных, так и циклических продуктов. Геометрии, частоты колебаний и значения относительной энергии найденных структур определены с использованием явно коррелированного метода связанных кластеров и теории функционала плотности CCSD(T)-F12/cc-pVTZ-f12//ωB97xd/cc-pVTZ. В рамках теории Райса - Рамспергера - Касселя - Маркуса рассчитаны константы скорости и коэффициенты ветвления продуктов реакции в условиях глубокого космоса, соответствующих пределу нулевого давления при различных энергиях столкновения. Обнаружено, что относительные выходы продуктов реакции зависят от начального аддукта реакции.
DOI: 10.15372/FGV2024.9447 |
|
А.С. Савченкова1, А.М. Голенко1, И.В. Чечет1, С.С. Матвеев1, С.Г. Матвеев1, А.А. Коннов2, А.М. Мебель3
1Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
2Университет Лунда, Лунд, Швеция
3Международный университет Флориды, Флорида, США
Ключевые слова: пиридил, квантово-химический расчет, взаимодействие с О
Страницы: 34-37
Аннотация >>
Образование оксидов азота при горении угля или биотоплива из связанного с топливом азота остается важной экологической проблемой. В качестве простейшей модельной системы для описания горения угля можно использовать молекулу пиридина, которая, с одной стороны, имеет ароматическую структуру, а с другой - содержит в своем составе атом азота. Данная работа посвящена теоретическому изучению путей реакции взаимодействия пара-пиридила с молекулярным кислородом. Была построена поверхность потенциальной энергии взаимодействия пара-пиридила с молекулярным кислородом. Радикал пара-пиридил безбарьерно присоединяет молекулу кислорода с образованием радикала PyOO, далее реакция может пойти по трем путям, приводя к четырем возможным продуктам: 3H-пиррол, HCO + HCN, 1λ2-пиррол и 1λ3,4-оксазин.
DOI: 10.15372/FGV2024.9446 |
|
О.В. Комова, А.И. Гурьянов, О.А. Евдокимов
Рыбинский государственный авиационный технический университет им. П. А. Соловьева, Рыбинск, Россия
olya.comova2015@yandex.ru
Ключевые слова: противоточный горелочный модуль, диапазон устойчивого горения, граница бедного срыва пламени, водород, метан, многокомпонентное водородсодержащее топливо, выбросы загрязняющих веществ
Страницы: 38-43
Аннотация >>
Проведено экспериментальное исследование бедных и сверхбедных режимов горения многокомпонентного водородсодержащего топлива в закрученном течении в условиях аэродинамического противотока. В качестве объекта исследования выбран противоточный горелочный модуль, позволяющий организовать диффузионно-кинетическое горение смеси метана и многокомпонентного водородсодержащего газа в различных концентрационных соотношениях. Экспериментально установлено, что добавка многокомпонентного топлива к метану позволяет расширить диапазон устойчивого горения бедных смесей и обеспечивает сокращение эмиссии загрязняющих компонентов в продуктах сгорания. Эти результаты могут быть использованы для повышения эффективности, безопасности и увеличения срока службы камер сгорания газотурбинных двигателей и энергетических установок.
DOI: 10.15372/FGV2023.9431 |
|
Р.А. Балабанов, В.В. Власенко, А.Ю. Ноздрачев
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, Жуковский, Россия
vlasenko.vv@yandex.ru
Ключевые слова: модель турбулентного горения, модель химической кинетики
Страницы: 44-55
Аннотация >>
Рассматривается дозвуковое турбулентное горение предварительно перемешанной метановоздушной смеси в модельном канале с обратным уступом (P. Magre и др., ONERA, 1975-1989). В экспериментах воспроизведены базовые физические механизмы, характерные для процессов горения в газотурбинных установках. Дан краткий обзор предыдущих работ по численному моделированию этих экспериментов. Описаны новые результаты численного исследования режима стабилизированного горения в данной установке. Проведено сравнение нескольких подходов к описанию турбулентного горения из класса PaSR (partially stirred reactor - модели реактора частичного перемешивания) с квазиламинарным подходом. Представлена модель переменных турбулентных чисел Прандтля и Шмидта, и рассмотрено ее влияние на воспроизведение данного течения в расчете.
DOI: 10.15372/FGV2024.9453 |
|
Н.И. Гураков, А.Д. Попов, А.С. Семенихин, И.В. Чечет, М.Ю. Анисимов, С.Г. Матвеев
Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
nikgurakov@gmail.com
Ключевые слова: эмиссия вредных веществ, диффузионное горение, углеводородное топливо, численное моделирование, моделирование методом крупных вихрей
Страницы: 56-62
Аннотация >>
Реализована методика моделирования турбулентного горения на примере диффузионного факела пропана. Проведены генерация и последующая проверка достаточности размеров элементов сетки на предмет их соответствия критериям масштаба турбулентности, необходимого для моделирования методом LES. Приведены результаты численного моделирования распределения температуры при горении диффузионного факела пропана с использованием подходов RANS и LES в трехмерной постановке, выполнена валидация расчетной модели по основным и промежуточным продуктам сгорания. Данные LES-расчета по распределению температуры в зоне горения намного лучше согласуются с экспериментальными данными по сравнению с аналогичными результатами RANS-расчета, а валидация модели на основе LES-подхода подтверждена посредством анализа расчетных и экспериментальных данных по основным и промежуточным продуктам сгорания. Осредненные расчетные параметры турбулентного горения диффузионного факела пропана могут быть использованы для определения методом кинетического моделирования с детальной химической кинетикой наиболее сложных продуктов неполного сгорания топлива, например полициклических ароматических углеводородов.
DOI: 10.15372/FGV2024.9452 |
|
К.Д. Цапенков, Ю.Г. Кураева, Е.И. Сидорова, А.Е. Штырлов, И.А. Зубрилин
Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
tsapenkov@inbox.ru
Ключевые слова: выбросы сажи, образование сажи, биотопливо, оксигенаты, индекс сажеобразования
Страницы: 63-75
Аннотация >>
Представлен обзор литературы по теме образования сажи при сжигании топлив из биокомпонентов. В обзоре содержатся краткие сведения о механизмах образования сажи, этапах ее образования и факторах, влияющих на этот процесс. Проведен анализ представителей различных групп оксигенированных биотоплив с точки зрения их влияния на уровень сажеобразования. Приведены общепринятые характеристики уровня выбросов сажи для углеводородных топлив, представлены их преимущества и недостатки.
DOI: 10.15372/FGV2023.9430 |
|
М.В. Дробыш1, А.Н. Дубовицкий1, А.Б. Лебедев1, Д.С. Тарасов2, Н.И. Фокин2, В.И. Фурлетов1, К.Я. Якубовский1
1Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, Москва, Россия
2АО «Силовые машины», Санкт-Петербург, Россия
Ключевые слова: малоэмиссионная камера сгорания, метод расчета турбулентного горения, термоакустическая неустойчивость горения, самовозбуждение колебаний газа, автоколебания газа, моды колебаний
Страницы: 76-86
Аннотация >>
Разработан экономичный метод расчета самовозбуждения колебаний газа в малоэмиссионных камерах сгорания газотурбинных установок. Метод основан на использовании модели турбулентности SST SAS и модели турбулентного горения с модифицированным уравнением для переменной степени завершенности горения. В источниковый член этого уравнения введен множитель, связанный с колебаниями давления газа. Склонность камеры сгорания к возбуждению колебаний газа оценивается двумя параметрами: показателем степени данного множителя (показателя взаимодействия) и логарифмическим декрементом затухания колебаний. При решении задачи на самовозбуждение колебаний в случае задания однородной метановоздушной смеси на входе в камеру сгорания появилась первая радиальная мода колебаний с частотой 2 700 Гц. В случае раздельной подачи воздуха и топлива в камеру сгорания возбудилась первая продольная мода колебаний с частотой 300 Гц. Применение резонансных поглотителей (антивибрационных экранов небольшого размера) позволило полностью подавить радиальные колебания.
DOI: 10.15372/FGV2024.9448 |
|
Л.А. Булысова, В.Д. Васильев, М.М. Гутник, К.С. Пугач
Всероссийский теплотехнический институт, Москва, Россия
bulysov@mail.ru
Ключевые слова: камера сгорания, выбросы вредных веществ, газотурбинные установки, малоэмиссионное сжигание, топливовоздушная смесь, горелочное устройство, последовательное сжигание
Страницы: 87-95
Аннотация >>
Проведен анализ тенденций развития камер сгорания энергетических газотурбинных установок большой и средней мощности передовых производителей, идущих по пути существенного повышения КПД установок, увеличения топливной гибкости при сохранении экологических требований. Продемонстрирован опыт создания малоэмиссионных камер сгорания (МЭКС) во Всероссийском теплотехническом институте. Приведены результаты испытаний МЭКС ГТ-16П в одногорелочном отсеке при полных параметрах. Показана ее доработка до двузонной, что позволило существенно расширить границы устойчивого малоэмиссионного горения в широком диапазоне температур наружного воздуха. При допустимых значениях NOx удалось достичь температуру газов на выходе из камеры сгорания 1700 °C. Проанализированы конструкции горелочных устройств МЭКС газотурбинных установок, позволяющие избежать основных проблем, возникающих при сжигании топлива с большим содержанием водорода, а именно: проскока пламени в зону предварительного перемешивания, высоких потерь давления на горелках и неустойчивости процесса горения. Показано, что данные конструкции не содержат лопаточного завихрителя и выраженной зоны предварительного перемешивания.
DOI: 10.15372/FGV2023.9426 |
|
Н.И. Гураков1, О.В. Коломзаров1, В.Ю. Абрашкин1, С.С. Матвеев1, С.Г. Матвеев1, Н.И. Фокин2, Д.С. Тарасов2
1Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
gurakov.ni@ssau.ru
2АО «Силовые машины», Санкт-Петербург, Россия
Ключевые слова: горение, водород, оксиды азота, эмиссия, микрофакельное горелочное устройство, моделирование, эксперимент
Страницы: 96-102
Аннотация >>
Проведено расчетно-экспериментальное исследование образования NOx при горении водорода в цилиндрической камере сгорания с разработанным микрофакельным горелочным устройством. Экспериментальные данные получены при различном распределении топлива между основным и пилотным контурами горелочного устройства. Численное исследование процессов горения и образования NOx в камере сгорания выполнено для режимов, соответствующих экспериментальным. Расчеты проводились в стационарной постановке с использованием подхода к моделированию турбулентности RANS. При моделировании горения водорода учитывалась скорость смешения топлива с воздухом с помощью критерия подобия, связанного с диффузией (турбулентное число Шмидта). Нормальная скорость распространения пламени задавалась в зависимости от температуры и состава топливовоздушной смеси. Исследовано влияние турбулентного числа Шмидта на результаты расчета эмиссии оксидов азота.
DOI: 10.15372/FGV2024.9454 |
|
Д.В. Идрисов, С.С. Матвеев, Н.И. Гураков, А.А. Литарова, О.В. Коломзаров, А.С. Савченкова, А.Д. Попов
Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева, Самара, Россия
idrisov57@yandex.ru
Ключевые слова: камера сгорания, диапазон устойчивого горения, границы проскока срыва пламени, водород
Страницы: 103-111
Аннотация >>
Проведено расчетно-экспериментальное исследование границ проскока пламени при горении предварительно подготовленного метановодородного топлива в вихревом горелочном устройстве с закруткой потока, а также в модельной камере сгорания, являющейся прототипом используемых малоэмиссионных камер сгорания с предварительной подготовкой смеси. В результате проведенных исследований выработаны рекомендации, применение которых позволяет определить проскок пламени с погрешностью, не превышающей ±5 %. Эти результаты могут быть использованы для повышения точности определения границ проскока пламени при горении метановодородного топлива на этапе предварительного проектирования камер сгорания авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок.
DOI: 10.15372/FGV2024.9445 |
|
Д.В. Безруков, В.В. Власенко, А.Н. Морозов, А.Ю. Ноздрачев
Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, Жуковский, Россия
vlasenko.vv@yandex.ru
Ключевые слова: панорамная визуализация, мультиспектральная визуализация, обработка изображений, хемилюминесценция, модель турбулентного горения, модель химической кинетики
Страницы: 112-123
Аннотация >>
Приведены результаты применения разработанной многоканальной панорамной системы визуализации потока с горением в модельном канале на экспериментальном стенде. Основной акцент сделан на принципах работы компонентов системы визуализации, особенностях их выбора, требованиях к системе и параметрам ее компонентов. Отмечены достоинства и недостатки разработанной многоканальной системы визуализации. Представлены возможные способы модернизации ее компонентов с целью более точного описания процессов горения.
DOI: 10.15372/FGV2024.9459 |
|
Ю.В. Богатов, В.А. Щербаков, И.И. Чуев
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия
vladimir@ism.ac.ru
Ключевые слова: СВС-компактирование, механоактивация, никелид титана, скорость и температура горения, фазовый состав, микроструктура
Страницы: 124-132
Аннотация >>
Проведенное исследование относится к работам по получению консолидированных материалов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с последующим компактированием горячих продуктов (СВС-компактирование). Методом СВС-компактирования механически активированных смесей порошков Ni и Ti получены беспористые образцы никелида титана диаметром 70 мм и толщиной 8 мм. Горение смеси Ni + Ti проводили в реакционной пресс-форме без предварительного нагрева и защитной среды. Исследовано влияние механоактивации в шаровой мельнице на характеристики смесей и параметры горения. Анализ микроструктурных характеристик показал, что увеличение реакционной способности МА-смесей Ni + Ti и осуществление экзотермического взаимодействия в режиме СВС обусловлены уменьшением размера кристаллитов в частицах Ni, увеличением в них плотности дислокаций и образованием композитных частиц Ti-Ni. Максимальная температура горения реакционной смеси - 1 150 °C, средняя скорость горения - 3.5 см/с. Основными фазами синтезированного сплава являются Ti2Ni, NiTi и Ni3Ti. Прочность образцов при сжатии - 1 350 МПа, микротвердость по Виккерсу - 11.1 ± 1.2 ГПа.
DOI: 10.15372/FGV2023.9321 |
|
Н.А. Кочетов, М.Л. Бусурина
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия
kolyan_kochetov@mail.ru
Ключевые слова: горение, механическая активация, интерметаллиды, многокомпонентные высокоэнтропийные сплавы, алюминид никеля, Ni + Al + x(Fe + Co + Cr), СВС
Страницы: 133-140
Аннотация >>
Проведено исследование влияния механической активации и количества связки Fe + Co + Cr на скорость и максимальную температуру горения, удлинение образцов в процессе горения, размер композитных частиц и выход смеси после активации, фазовый состав и морфологию продуктов синтеза в системе Ni-Al-(Fe-Co-Cr). Механоактивация смеси Ni + Al + x(Fe + Co + Cr) позволила реализовать горение образцов при комнатной температуре при содержании связки Fe + Co + Cr до 40 %. Активация смесей увеличила скорость и температуру горения, удлинение образцов продуктов и их пористость, уменьшила их прочность. Возрастание содержания связки Fe + Co + Cr в активированной смеси Ni + Al + x(Fe + Co + Cr) привело к увеличению выхода смеси после механоактивации, уменьшению размера композитных частиц и удлинению образцов продуктов синтеза. Зависимость скорости горения активированных смесей от содержания связки Fe + Co + Cr немонотонна, имеет максимум при содержании связки 10 %. Методом СВС синтезированы высокоэнтропийные сплавы - твердые растворы на основе интерметаллидов NiAl и Ni3Al.
DOI: 10.15372/FGV2023.9325 |
|
В.И. Квашнин1,2, А.Н. Новоселов1, М.А. Леган1,2, М.А. Есиков1,2, А.И. Гаврилов3, А.В. Ухина3
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
3Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: композиционные материалы, алюминий, интерметаллиды, металлическое стекло, электроискровое спекание, механическая активация
Страницы: 141-150
Аннотация >>
Описывается получение композиционных материалов с алюминиевой матрицей, содержащих частицы металлического стекла состава Fe66Cr10Nb5B19, путем последовательного применения механической активации исходных порошков в планетарной мельнице и электроискрового спекания. В ходе спекания при 540 °C происходит полное или частичное превращение частиц металлического стекла в интерметаллидное соединение Fe4Al13. Композиционные материалы, спеченные из смеси Al + 20 (об.) % Fe66Cr10Nb5B19, характеризуются анизотропией механических свойств: предел текучести при сжатии, микротвердость и деформация при разрушении в направлении прессования при спекании составляют 550 МПа, 200 HV и 14.2 % соответственно, в то время как в направлении, перпендикулярном направлению прессования, данные характеристики составляют 740 МПа, 250 HV и 2.2 %.
DOI: 10.15372/FGV2023.9318 |
|
А.Л. Верещагин, Е.Д. Минин
АлтГТУ, Бийск, Россия
val@bti.secna.ru
Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез, гипофосфит кальция, двойные фосфаты
Страницы: 151-152
Аннотация >>
Изучался состав продуктов сгорания в воздухе при атмосферном давлении гипофосфита кальция Ca(H2PO2)2 c окислителями - нитратами либо нитритами натрия или калия. Синтез проводился с целью получить двойной фосфат состава Na(K)CaPO4. Готовились смеси порошков с нулевым кислородным балансом, для этого при необходимости вводили дополнительное количество нитрата аммония. Фазовый состав конденсированных продуктов сгорания исследовали методом рентгенофазового анализа. Смеси устойчиво горели при атмосферном давлении с выделением аэрозоля P4O10. Продукты сгорания представляли собой оплавленные частицы белого цвета размером до 1 мм. В конденсированных продуктах сгорания обнаружены двойные фосфаты NaCaPO4, Na2CaP2O7, K2CaP2O7, KCaPO4 и пирофосфаты кальция Ca2P2O7.
DOI: 10.15372/FGV2024.9463 |
|
