Моделирование гетерогенной детонации газовзвесей с неполным сгоранием частиц

• Автор: Хмель, Татьяна Алексеевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 318 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДЕТОНАЦИИ
§1.1 Подходы механики гетерогенных сред (МГС)
1.1.1. Основные гипотезы и допущения
1.1.2. Уравнения МГС для описания динамики газовзвесей
1.1.3. Уравнения стационарных бегущих волн
§1.2 Равновесные модели МГС и принципы верификации
1.2.1. Односкоростная двухтемпературная модель
1.2.2. Односкоростная однотемпературная модель
1.2.3. Принципы верификации моделей
§1.3 Методы расчета течений газовзвесей на основе схем ТУП
1.3.1. Обзор методов расчета динамических процессов в газовзвесях
1.3.2. Схема ТУЛ для газовой фазы
1.3.3. Схемы для расчета дискретной фазы
§1.4 Схемы ТУП для равновесных моделей механики газовзвесей
1.4.1. Модификация схем ТУП для односкоростной модели
1.4.2. Модификация схем ТУП для равновесной модели
§1.5 Применение технологии,параллельных вычислений
1.5.1. Распараллеливание по геометрическому принципу
1.5.2. Определение эффективности распараллеливания
Выводы по 1 Главе
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В УГОЛЬНЫХ ПЫЛЕВЗВЕСЯХ § 2.1 Вводные замечания
§ 2.2 Математическая модель детонации частиц угля
2.2.1. Описание детонационных течений в газоугольной взвеси

2.2.2. Стационарные плоские детонационные волны
2.2.3. Определение кинетических параметров и верификация модели
§ 2.3 Структуры стационарных волн детонации
§ 2.4 Ударно-волновое инициирование детонации
§ 2.5 Расширенная модель детонации взвеси угольных частиц с учетом
воспламенения
§ 2.6 Анализ процесса воспламенения взвеси битуминизированного угля.80 § 2.7 Структуры гетерогенной детонации с учетом воспламенения
2.7.1. Критерий перехода к реакции горения
2.7.2. Структуры детонационных волн при учете воспламенения
Выводы по 2 Главе
ГЛАВА 3 ПЛОСКИЕ ВОЛНЫ ДЕТОНАЦИИ В ГАЗОВЗВЕСЯХ ЧАСТИЦ АЛЮМИНИЯ
§3.1. Физико-математическая модель детонации газовзвеси частиц алюминия в кислороде
3.1.1. Моделирование горения частицы алюминия
3.1.2. Моделирование стадии воспламенения
3.1.3. Обоснование температурного критерия воспламенения
§3.2. Структуры стационарных волн детонации в монодисперсных взвесях частиц алюминия
3.2.1. Проблема выбора скорости нормальной детонации
3.2.2. Структуры детонации в односкоростной модели
3.2.3. Структуры детонации в двухскоростной модели
§3.3. Устойчивость и нормальные режимы детонации
3.3.1. Формулировка задачи о распространении детонационной волны с примыкающей волной разрежения
3.3.2. Область существования режимов Чепмена-Жуге
3.3.3. Область существования режимов с внутренней особой точкой

3.3.4. Область существования режима с межзвуковым конечным состоянием (дисперсионный интервал параметров релаксации)
3.3.5. Нормальные режимы детонации
§3.4. Ударно-волновое инициирование детонации
3.4.1. Сценарии инициирования детонации при разрушении КВД
3.4.2. Сценарии инициирования детонации в облаке частиц
3.4.3. Критерии инициирования
Выводы по 3 Главе
ГЛАВА 4 ЯЧЕИСТАЯ ГЕТЕРОГЕННАЯ ДЕТОНАЦИЯ В МОНОДИСПЕРСНЫХ ВЗВЕСЯХ ЧАСТИЦ АЛЮМИНИЯ
§ 4.1. Вводные замечания и формулировка задачи
4.1.1. Проблема определения масштабов ячеистой детонации
4.1.2. Цели и задачи настоящего исследования
4.1.3. Постановка задачи формирования ячеистой детонации в плоском
канале в процессе ударно-волнового инициирования
§ 4.2. Результаты численного моделирования ячеистой детонации
4.2.1. Общие характеристики ячеистой гетерогенной детонации
4.2.2. Влияние ширины расчетной области и параметров сетки
4.2.3. Зависимость размера ячейки от диаметра частиц
§ 4.3. Роль процессов релаксации в ячеистой детонации
4.3.1. Оценка размера ячейки методами акустического анализа
4.3.2 Связь между размером ячейки и масштабами релаксации
§ 4.4 Ячеисто-подобные режимы в ограниченном облаке (слое) частиц в канале
4.4.1. Формулировка задачи инициирования
4.4.2. Пересжатая детонация при поддерживаемой УВ (Do>Dcj)
4.4.3. Низкоскоростная детонация при поддерживаемой УВ (Dn 4.4.4. Инициирование и распространение детонации при взрывной УВ.
4.4.5. Диспергирование частиц

Индексами обозначены: 1 - газовая (несущая) фаза, 2,...,У+1 дискретные компоненты (фракции частиц), N - число фракций.
Для газовой фазы
А Г Ри Л
р,м, , Рх = Р + Ри
А А ААА
РА, ,РиЕ+ РЩ;
Для дискретных компонент
IV, =

АА ААА Р + Ау12 1ауА +Ау1.

ГА ' V,«/ 'АА
РА > А = АА2 , с?,= РАА
АА ААА АА
чАА, .ААА, ,АА£А
-А
(1.2)
(1.3)
(1.4)
В (1.1-1.4) р, р, Е - плотность, давление и полная энергия, и, у, -компоненты скорости,/ J, <7 - межфазные объемная сила взаимодействия, массообмен и теплообмен.
Уравнения движения дополняются уравнением состояния идеального газа
р = {у-1)ри{Е1-(и2х+Ах)/2] (1.5)
и калорическими уравнениями состояния
Ех = (и? + у?)/2 + су1Г,, Е, = (ги;2 + у2)/2 + су,/ + 0. (1.6)
В большинстве рассматриваемых ниже задач пренебрегается объемом, занятым частицами, что позволяет в (1.5) считать ри « р,. Вклад объемной доли частиц учитывается в Главе 3 при анализе структур плоских стационарных волн детонации.