Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены наиболее полные данные о детонационной опасности водорода в смеси с кислородом и воздухом в области концентраций от нижнего до верхнего предела при варьировании начального давления и температуры (по отдельности или совместно). Наиболее важным параметром является критическая энергия инициирования детонации, которая служит мерой взрывоопасности горючих систем: чем меньше ее значение, тем опаснее смесь. В научной литературе количество достоверных измерений критической энергии инициирования ограничено (тем более для волн различной симметрии), что обусловлено как трудностями измерения этого параметра, так и несовершенством математических моделей передачи энергии от внешнего инициатора к горючей смеси.

Представлены наиболее полные данные о детонационной опасности водорода в смеси с кислородом и воздухом при дополнительном разбавлении смеси инертными газами, а также при наличии в смеси водяного пара. Наиболее важными являются данные о критической энергии инициирования детонации, которая служит мерой взрывоопасности горючих систем: чем меньше критическая энергия, тем опаснее смесь. В научной литературе имеется лишь ограниченное количество достоверных экспериментальных данных о критической энергии инициирования детонации (тем более, для волн различной симметрии).

Представлена физико-математическая модель гибридной детонации в смеси водород - кислород - аргон с добавками микродисперсных частиц алюминия. Горение водорода и алюминия описывается в рамках приведенной кинетики. В реакции горения алюминия учитывается образование субоксидов и частиц твердого оксида алюминия. Методами численного моделирования двумерных течений в плоском канале шириной 10 см исследованы процессы формирования и распространения ячеистой детонации в смеси 0.72H₂ + O₂ + 2.58Ar при начальном давлении 0.26 атм с добавками частиц алюминия размером 3.5 и 5 мкм. Установлены свойства регуляризации и уменьшения размера ячеек, увеличение скорости фронта, пиковых давлений и температур в гибридной смеси в сравнении с газовой детонацией. Получены двухфронтовые режимы, существующие ограниченное время. После слияния фронтов происходят ускорение детонации и переход к мелкоячеистой структуре. Зависимость между размером ячейки и средней скоростью детонации аналогична формуле пересжатой газовой детонации.

В проточной кольцевой камере диаметром 503 мм реализованы и исследованы режимы непрерывной многофронтовой детонации водотопливной эмульсии (вода - керосин ТС-1) при смешении ее с горячим воздухом, предварительно нагретым огневым способом в форкамере от 600 до 1 200 К. Наблюдали режимы с одной и двумя парами сталкивающихся волн в диапазоне удельных расходов воздуха через щель 600 ÷ 1 400 кг/(с · м²) при коэффициенте избытка горючего 0.53 ÷ 1.0. Частота вращения поперечных детонационных волн составляла 1.0 ± 0.1 кГц для одной пары детонационных волн и 2.4 ± 0.2 кГц для двух пар детонационных волн. При температуре воздуха до 800 К определен предел режимов непрерывной многофронтовой детонации по массовой доле воды в керосине - в диапазоне 0.38 ÷ 0.53. Показано, что увеличение содержания воды в водотопливной эмульсии снижает степень диссоциации продуктов детонации, а при высоких температурах воздуха (1 200 К) удельный импульс тяги возрастает и приближается к 2 150 с при учете импульса тяги холодных компонентов (без горения).

Представлены результаты расчетов детонации однородной газовзвеси ультрадисперсных углеродных частиц с окислителем (кислородом или воздухом) в предположении химического равновесия в продуктах детонационного сгорания. Численно исследовано влияние массовой доли углерода в таких смесях на скорость детонационного фронта и основные газодинамические параметры продуктов сгорания. Установлено, что расчеты коррелируют с имеющимися экспериментальными данными по скорости детонации во взвеси частиц угля в кислороде и воздухе.

Проанализировано влияние влажности древесной биомассы на механизмы ее зажигания и горения. Исследования проводились на экспериментальной установке в условиях, соответствующих по температуре топочному пространству типичных котельных агрегатов (873 ÷ 1 273 K). Установлено, что зажигание происходит в газовой фазе на расстоянии, зависящем от температуры внешней среды. Чем выше температура воздуха, тем больше расстояние от поверхности частицы до зоны начала горения газообразных продуктов пиролиза древесины. По результатам экспериментов установлено влияние вида древесной биомассы на характеристики и условия зажигания топливных частиц. Проведен анализ влияния ориентации волокон древесины в пространстве относительно направления вектора теплового потока на характеристики и условия зажигания.

Выполнено численное моделирование зажигания конструкции из древесного материала набором «горячих» частиц. Задача рассматривается в декартовых координатах в трехмерной постановке. Найдено, что зажигание исходного реагента определяется процессами теплообмена с очагом пожара, сушки, пиролиза сухой древесины, реакциями окисления оксида углерода, метана и водорода. Установлены зависимости времени задержки зажигания древесного материала от начальных температур реагента, нагретых частиц и количества «горячих» частиц, при которых реализуются условия зажигания. Приводится качественное сравнение результатов расчета с известными данными.

Рассматриваются вопросы обоснования и постановки проблемы безопасного недропользования Земли в усложняющихся горно-геологических и природно-климатических условиях, роста глубины и масштабов разрабатываемых месторождений. Показано, что в современных условиях развития фундаментальных и прикладных исследований созданы предпосылки для успешного ее решения. В России они связаны с установлением энергетической основы для главных механизмов формирования и особенностей развития очаговых зон повышенной концентрации напряжений и деструкции массивов горных пород и геоматериалов, обладающих блочно-иерархической структурой, многофазностью и проявляющих свойства открытых самоорганизующихся геосистем в тектоническом поле напряжений и деформаций. С использованием современных достижений нелинейной геомеханики и геофизики, облачных Big Data информационных технологий развивается новый методологический подход, а также технические средства, программные комплексы для формирования многослойной геоинформационно-мониторинговой системы диагностики, контроля и прогнозирования промышленной и экологической безопасности горнодобывающих регионов России. Особое внимание уделено научно-геотехнологическому потенциалу, связанному с масштабным фактором явления зональной дезинтеграции многофазных массивов горных пород блочно-иерархической структуры, а также его ключевой роли в описании квазистатических процессов самоорганизации массивов при образовании подземных полостей различного целевого назначения.

Выполнено одноосное сжатие комбинированных угольно-породных образцов с тремя различными значениями относительного коэффициента прочности при четырех значениях скорости нагружения с целью определения влияния указанных параметров на механические свойства образцов. Относительный коэффициент прочности λ представляет собой отношение прочности на сжатие породы к соответствующей прочности угля. Показано, что при изменении скорости нагружения на механические свойства оказывает влияние как более прочный, так и менее прочный компоненты образца. Пиковое напряжение и модуль упругости в основном определяются менее прочным компонентом, а пиковая деформация - обоими компонентами. Соотношение между пиковой деформацией и скоростью нагружения зависит от прочности менее прочной составляющей. На соотношение между механическими свойствами и относительным коэффициентом прочности λ скорость нагружения не влияет. Менее прочный компонент в комбинированном образце угля и породы является основным разрушающимся элементом, и чем больше значение λ, тем более выражено разрушение этого компонента. При увеличении λ характер разрушения изменяется от разрушения обоих компонентов к разрушению только менее прочного.

Изучено распространение P-волн в блочном массиве горных пород, составленном из элементов с разрывными нарушениями в поперечном и продольном направлениях. Анализировались скорость продольной волны, ускорения блоков, кинетическая энергия, смещения и частотно-временные зависимости. Установлено, что при нарушениях блочной структуры скорость продольной волны уменьшается, время вступления отклика по ускорениям увеличивается, максимальное ускорение и кинетическая энергия снижаются. При поперечном разрушении блоков их ускорение и кинетическая энергия уменьшаются в окрестности зоны разрушения в бόльшей степени, чем при продольном. При поперечном разрушении доминантная частота ускорения и кинетическая энергия в окрестности зоны разрушения имеют пониженные значения, доминантная частота смещения - повышенное. При продольном разрушении наблюдается задержка во времени вступления доминантных частот отклика блочной модели среды на динамические воздействия в зоне, удаленной от места нарушения структуры.