Импульсная камера для физических исследований сверхзвуковых детонационных потоков

• Автор: Гладких, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Глава I Обзор современного состояния проблемы и исследований в области газовой детонации
1.1 Современные представление о газовой детонации
1.2 Анализ существующих устройств использующих газовую детонацию и конструкций детонационных камер
1.3 Методы исследования детонационных потоков
Выбор и обоснование направления диссертационной работы
Глава II Моделирование развития газовой детонации
2.1 Геометрическая модель развития газовой детонации
2.2 Выбор и обоснование конфигурации отражающих поверхностей камеры при геометрическом моделировании распространения
детонационной волны
2.3 Численное моделирование развития ударных волн
2.4 Сопоставление результатов геометрического и численного
моделирования
Выводы по второй главе
Глава III Экспериментальное оборудование
3.1 Экспериментальная импульсная детонационная камера
3.2 Комплекс для измерения импульсно-скоростных характеристик детонационного потока
3.3 Анализ ошибок измерения
Выводы по третей главе
Глава VI Экспериментальные исследования сверхзвуковых детонационных потоков
4.1 Исследования при использовании метода следовых отпечатков
4.2 Исследования влияния геометрических параметров камеры на давление во фронте детонационной волны
4.3 Исследования влияния геометрических параметров камеры на скоростные
характеристики генерируемого детонационного потока
Выводы по четвертой главе
Основные выводы и результаты работы
Литература
Приложение

Ведение
Актуальность исследований.
Явление газовой детонации приобрело широкое применение в различных областях науки и техники. Возникающий, в результате детонации газовой смеси, сверхзвуковой импульсный поток является основой технологии детонационно-газового нанесения покрытий, сущность которой заключается в нагреве и разгоне напыляемого дисперсного материала продуктами газовой детонации истекающими из ствола (детонационной камеры) установки напыления. Увеличение скорости метания напыляемых частиц, как одного из факторов влияющих на характеристики получаемого покрытия, непосредственно связанно с характеристиками детонационного потока.
Во многих работах в области газовой детонации отмечается, что определенные геометрические конфигурации камер сгорания оказывают непосредственное влияние на процессы развития детонации, а эффекты, связанные с газовой кумуляцией, способны в несколько раз увеличить скорость отдельных элементов потока, что также может быть использовано в практических целях. Так в работах института гидродинамики СО РАН им. Лаврентьева проводились исследования по получению пересжатых детонационных волн, скорость которых превышает скорость распространения свободной детонации. Использовали продольное профилирование камеры.
Экспериментальные исследования влияния геометрической конфигурации детонационной камеры на физику процесса весьма затруднительно из-за необходимости изготовления большого числа образцов детонационных камер. Возможность моделирования процессов детонации позволяет не только увеличить эффективность конструкции взрывных устройств, но и добиться значительной экономии материалов, времени и других затрат. Применение приближенных методов компьютерного моделирования детонационных потоков в камерах со сложной геометрией является единственно возможным способом
2.2 Выбор и обоснование конфигурации отражающих поверхностей
камеры
По результатам экспериментального исследования детонационных процессов в конических каналах проводимых на установке «Катунь М», а также при рассмотрении результатов работ [129], предварительно были выбраны углы и соотношение диаметров обеспечивающие регулярное отражение ударной волны от конической поверхности, составившее 30°. Таким образом, входе выполнения данных работ, модификации подвергалась геометрическая конфигурация торцевого отражателя.
Ниже представлены наиболее характерные моменты процесса моделирования, для различных конфигураций торцевого отражателя.
Модель камеры со сферическим торцевым отражателем представлена (Рис. 2.2). Четко просматривается фронт прямой и вторичной отраженной волны. По мере достижения выходного отверстия камеры происходит вторичное отражение волн от конической поверхности камеры. В результате наблюдается картина регулярного отражения волн от конической поверхности. Однако при дальнейшем рассмотрении процесса развития фронта, в следствии многократного отражения точной фокусировкой не наблюдается.
Рис. 2.2 сферический торцевой отражатель.
Замена сферической формы торцевого отражателя на коническую значительно изменило начальную картину отражения волн (Рис. 2.3). В результате отражения от конической поверхности торцевого волна представляет торообразную форму поверхности фронта, но в дальнейшем наблюдается более