Исследованы закономерности горения зерненых порохов в широком диапазонеплотностей заряжания. При этом использовались нетрадиционные схемыманометрических бомб и модельные баллистические установки, на которых моделировались условия, близкие к реальному выстрелу. Экспериментально установлено, что причиной нестабильности выстрела из легкогазовой установки является плохая воспроизводимость процесса воспламенения и горения исследуемых порохов при плотностях заряжания Δ≤0,5 г/см3. Показано, что различия в закономерностях газообразования при горении мелких трубчатых и многоканальных порохов в условиях классической манометрической бомбы (Δ ≤ 0,3 г/см3) и в реальном выстреле (Δ ≥ 0,6 г/см3) связаны не только с влиянием нестационарности горения, но и с зависимостью формы горящего зерна (площади горящей поверхности) от условий эксперимента, и в частности от плотности заряжания. Показано, что использование ступенчатой зависимости множителя при давлении в законе горения позволяет получить хорошее согласование экспериментальной и расчетной кривых давления, включая период воспламенения, что позволяет более точно описывать процесс горения комбинированных зарядов.
И. А. Сергиенко, Н. И. Полетаев, А. В. Флорко
Институт горения и нетрадиционных технологий Одесского государственного университета, 65026 Одесса, Украина
Предложена методика исследования процессов горения, основанная на их нестационарности. Исследованы температурные и спектральные зависимости испускательных и поглощательных характеристик частиц MgO и их газовзвесей при высоких температурах. Полученные константы позволяют решать задачи о радиационном теплообмене. Обсуждается вопрос о существовании в зоне горения равновесия между газообразным оксидом магния и конденсированным.
Представлены результаты численного моделирования структуры течений с наклонными детонационными волнами, которые возникают при обтекании двумерных поверхностей сжатия (клин, конус) сверхзвуковым потоком однородно перемешанной смеси водорода с воздухом. В первой серии расчетов внутренняя структура фронта детонации не разрешена, но физические процессы в остальной области течения моделировались с учетом неравновесных химических реакций. Получена сложная волновая структура такого течения, и исследована зависимость этой структуры от параметров задачи. Во второй серии расчетов получены нестационарные волновые структуры во фронте детонации. Проведено сопоставление этих нестационарных волн со структурой головы спина в нестационарной спиновой детонации.
Предложен приближенный метод расчета показателей чувствительности (критического давления инициирования и критической толщины заряда) твердых взрывчатых смесей (взрывчатых составов, смесей окислителя с горючим) к удару. Расчет основан на ряде модельных представлений о физико-химических и взрывчатых свойствах реакционноспособных смесевых систем. Выполнены демонстрационные расчеты показателей чувствительности смесей октогена с тротилом, перхлората аммония с полиметилметакрилатом и тротилом, результаты которых сравниваются с данными лабораторных экспериментов с ударом на копре.
Рассмотрено влияние механических нагрузок, возникающих при ударе, на частоту гомогенной и гетерогенной нуклеации и скорость терморазложения энергоемких конденсированных систем при законах деформирования, соответствующих копровым испытаниям. Приведены примеры расчетов основных параметров таких процессов.
С помощью разложения в ряд по радиальной переменной осуществляется переход от системы уравнений в частных производных, описывающих стационарное течение за фронтом ударной волны детонационного комплекса при детонации цилиндрического заряда, к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. Формулируются необходимые уравнения для нахождения производных от решений по параметрам и начальные условия для них. Наложение условия непрерывной продолжаемости решений приводит к уравнениям, позволяющим определить форму фронта ударной волны как функцию скорости волны.
На основе экспериментальных данных по откольному разрушению геометрически подобных образцов ряда металлов и откольному разрушению образцов из стали (Ст. 3) в ударных волнах разрежения анализируется вид временной зависимости в диапазоне 10-6 ÷ 10 с максимальных растягивающих напряжений при отколе и удельной (на единицу поверхности) энергии разрушения. При разрушении отколом в металлах наблюдались сильные масштабные эффекты энергетической природы.
Проведено экспериментальное исследование эффективности выгорания водорода в сверхзвуковом воздушном потоке при различных способах подачи топлива. Регистрация излучения радикала ОН по длине факела позволила определить интенсивность горения и полноту сгорания. Выявлены особенности и характер тепловыделения при применении каждого из исследованных способов подачи, что позволяет подбором соответствующих инжекторов реализовать необходимый закон тепловыделения.
На примере модельной задачи о распространении нормального фронта пламени в метановоздушной смеси оценена роль различных механизмов образования NOx при вариации давления, температуры и состава смеси. Показано, что при горении околостехиометрических смесей ведущую роль играет термический механизм, в бедных смесях – N2O - механизм, а в богатых – "быстрый". Представлено сравнение с результатами расчетов прямой кинетической задачи, и показано, что эта более простая модель позволяет удовлетворительно описывать образование NOx в бедных и околостехиометрических пламенах.
Выполнен теоретический анализ возможных режимов фильтрационного горения и исследованы закономерности перехода между режимами при изменении параметров системы. Построено разбиение плоскости параметров начальное давление – коэффициент фильтрации на области существования различных режимов. Показано, что при сверхстехиометрических начальных давлениях, когда в порах достаточно газа для полного превращения твердого реагента, существует область параметров, в которой горение происходит в поверхностном режиме. При еще более высоких начальных давлениях обнаружен новый режим горения – бимодальный, который сочетает в себе черты послойного и поверхностного режимов.
