Моделирование спонтанного формирования структур в одно- и двухфазных системах с энерговыделением

• Автор: Шарыпов, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 359 с. : ил

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОДЕРЖАНИЕ БИБЛИОТЕКА

ВВЕДЕНИЕ С
6888-о
6~0Li

ЧАСТЫ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА,

ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Концептуальные основы изучения явлений спонтанного

структурообразования в активно-диссипатиных системах

1.2. Возмущения в химически реагирующих

газовых и пузырьковых средах

1.3. Многофронтовая (ячеистая) газовая детонация
1.4. Гидродинамическая неустойчивость ламинарного пламени
1.5. Структура пленочного течения при локальном тепловыделении
ЧАСТЬ 2. ДИНАМИКА ПЛОСКИХ ВОЛИ КОНЕЧНОЙ АМПЛИТУДЫ В ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГАЗОВЫХ И ПУЗЫРЬКОВЫХ
СРЕДАХ И
2.1. Вывод уравнения состояния газовой среды
с учетом неравновесной химической реакции
2.2. Уравнение состояния пузырьковой среды
при наличии химической реакции
2.3. Переход к одному эволюционному уравнению
2.4. Исследование свойств линеаризованного уравнения
2.5. Анализ нелинейных эффектов
2.6. Алгоритм численного решения
2.7. Результаты численного моделирования
2.8. Анализ закономерностей спонтанного возникновения
детонационного режима при самовоспламенении среды
Замечание
Список обозначений
ЧАСТЬ 3: ЭВОЛЮЦИОННАЯ МОДЕЛЬ
Щ МНОГОФРОНТОВОЙ ГАЗОВОЙ ДЕТОНАЦИИ
3.1. Постановка задачи
3.2. Решение стационарной плоской задачи
3.3. Характеристическое уравнение
3.4. Обоснование нелинейной модели динамики фронта
3.5. Численное моделирование ячеистого фронта детонации
3.6. Переход от регулярной к нерегулярной структуре
* ячеистой детонации
3.7. Влияние акустических свойств стенок
на распространение детонации
3.8. Сопоставление результатов модели с данными экспериментов
Список обозначений
ЧАСТЬ 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ И СТРУКТУРЫ
• ФРОНТА ПЛОСКОГО И ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ПЛАМЕНИ
ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ
4.1. Вид точного частного решения нелинейного эволюционного
уравнения для фронта плоского пламени
4.2. Расчет эволюции фронта плоского пламени
на основе вида точного частного решения
4.3. Эволюционное уравнение для фронта
расходящегося цилиндрического пламени
41 4.4. Вид точного частного решения уравнения
для фронта расходящегося цилиндрического пламени
4.5. Расчет эволюции фронта цилиндрического пламени
на основе вида точного частного решения
Список обозначений

ЧАСТЬ 5. СТРУКТУРА ПОВЕРХНОСТИ ТОНКОЙ ПЛЕНКИ
ЖИДКОСТИ ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИИ 265 #
5.1. Получение двумерных стационарных уравнений
для толщины локально нагреваемой пленки жидкости
5.2. Анализ двумерных стационарных решений
5.3. Численное моделирование стационарного двумерного режима пленочного течения при локальной неоднородности
температуры свободной поверхности

5.4. Постановка задачи об устойчивости
двумерного стационарного режима
5.5. Результаты линейного анализа устойчивости,
сравнение с экспериментальными данными
5.6. Моделирование двумерной поверхности пленки

Список обозначений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 314 *
ПРИМЕЧАНИЕ 32Л
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

критической р*. (Значение р* понижается при уменьшении газосодержания среды.) В системе формируется своеобразное волновое возмущение - от ударной волны отходит, ускоряясь, уединенная волна, в пределах которой имеет место воспламенение, см. рис. 1.1. Скорость уединенной волны увеличивается до определенной предельной величины, не зависящей от интенсивности начальной ударной волны. Это позволяет прийти к выводу о самоподдерживающемся характере процесса распространения уединенной волны [Сычев, 19856]. Повышение начальной интенсивности ударной волны ведет к ускорению процесса формирования уединенной волны и выхода ее на стационарный режим распространения.
Длительность детонационной волны определяется в основном диаметром пузырьков [Сычев, 1994а]. Давление за уединенной волной близко к величине давления в невозмущенной среде. Выяснено, что существование уединенной волны обусловлено энерговыделением реакции. Скорость уединенной волны является сверхзвуковой относительно скорости звука в двухфазной среде. Совокупность экспериментальных данных свидетельствует о существовании в системе жидкость - пузырьки газа самоподдерживающегося процесса: уединенной волны, распространение которой со сверхзвуковой скоростью сопровождается энерговыделением в среде. Данный процесс назван волной пузырьковой детонации.
Экспериментально обнаружены нижний (0.5%) и верхний (8%) пределы по объемному газосодержанию ф0, когда пузырьковая детонация неустойчива или исчезает [Пинаев, Сычев, 1986; Пинаев, Сычев, 1987; Сычев, 1995]. Результаты оптических исследований [Пинаев, Сычев, 1986; Сычев, 1993] свидетельствуют о согласованности процессов при детонации в пузырьковых средах: время сжатия-расширения пузырьков в детонационной волне коррелирует с длительностью
2 В отличие от уединенной (детонационной) волны с ростом интенсивности скорость ударной волны возрастает и может оказаться выше скорости самоподдерживающейся детонационной волны. В этом случае формирования уединенной волны не наблюдается (реализуется режим пересжатой детонации).