Исследование параметров детонационного горения при раздельной импульсной подаче компонентов топлива

• Автор: Володин, Владислав Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 93 с.



Глава 1. Обзор работ по инициированию газовой детонации в неподвижной и

движущейся смеси

1.1. Возникновение детонации вследствие перехода горения в детонацию в неподвижной смеси

1.2. Инициирование детонации за слабыми ударными волнами

1.3. Прямое инициирование детонации за сильными ударными волнами

1.4. Инициирование детонации в широком канале при переходе в него детонации сформировавшейся в узком канале

1.5. Инициирование детонации с помощью наносекундных импульсов

1.6. Численное моделирование формирования детонации

1.7. Исследование формирования детонации в потоках

1.8. Улучшение смешения сверхзвуковых струй
I Выводы к гл
Глава 2. Экспериментальные стенды и методики проведения измерений
2.1. Детонационная экспериментальная установка
2.2. Экспериментальная установка для визуализации импульсных течений
2.3. Методики проведения экспериментов
2.4. Анализ достоверности экспериментальных данных
2.5. Анализ погрешностей при измерении основных параметров потока
2.5.1. Погрешность измерения скоростей ударных/детонационных волн
2.5.2. Погрешность измерения давления
2.5.3. Погрешность измерения расхода компонентов топлива и состава смеси
» Выводы к гл

Глава 3. Влияние расхода компонентов топлива и дополнительной турбулизации потока на формирование детонации в потоке смешивающихся компонентов топлива

3.1. Условия проведения экспериментов
3.2. Визуализация течения из инжекторов
3.3. Влияние дополнительной турбулизации потока на формирование детонации
3.4. Влияние расхода компонентов топлива на формирование детонации в потоке смешивающихся компонентов топлива
3.5. Сравнение с результатами численного моделирования
Выводы к гл
Глава 4. Влияние акустического поля на формирование детонации
4.1. Условия проведения экспериментов
4.2. Влияние звукового поля на формирование детонации
Выводы к гл
Глава 5. Влияние положения искрового разрядника относительно закрытого конца ДКС и энергии разряда на формирование детонации
5.1. Условия проведения экспериментов
5.2. Влияние положения искрового разрядника относительно закрытого конца ДКС на формирование детонации
5.3. Влияние энергии разряда на формирование детонации
Выводы к гл
Глава 6. Влияние преград на формирование детонации
6.1. Условия проведения экспериментов
6.2. Экспериментальные результаты
Выводы к гл

Заключение
Литература
Благодарности

Актуальность темы
Использование детонационного режима горения в камерах сгорания обосновано стремлением наиболее эффективно преобразовать химическую энергию топлива в кинетическую энергию продуктов сгорания. Преимуществом детонационного режима горения над дефлаграционным является более быстрое выделение энергии, что позволяет проектировать устройства с высокой удельной мощностью. При детонационном сжигании кислородо-водородной газовой смеси удельные мощности энерговыделения могут на порядок превосходить удельную мощность ракетных кислородо-водородных двигателей. Давление продуктов сгорания при детонационном горении топлива в несколько раз выше, чем при обычном сжигании.
Использование газовой детонации в камере сгорания предполагает воздействие продуктов детонации на некоторую рабочую поверхность. При детонации резко возрастает давление продуктов сгорания, и импульс давления воздействует на рабочую поверхность. Затем продукты сгорания расширяются, охлаждаются и выбрасываются в окружающее пространство, создавая дополнительный импульс и освобождая объем для новой порции детонационноспособной смеси. В пульсирующем детонационном устройстве цикл повторяется с определенной частотой. Также следует отметить, что при детонационном горении тепловые нагрузки на элементы камеры сгорания ниже, чем при дефлаграционном. Это объясняется меньшим временем воздействия продуктов сгорания на детонационную камеру.
Детонационные устройства в данный момент используются для производства разного рода напылений, штамповки и обработки металлических деталей, также предложены способы бурения скважин, фрагментации горных пород, утилизации изношенных автомобильных покрышек, повышения дебета газовых скважин, производства электроэнергии и т.д. с помощью детонационных устройств.
При различных индустриальных взрывах, сопровождающихся выбросами горючих веществ, горение развивается в сложном потоке, где наблюдается смешение горючих веществ с воздухом, турбулентный перенос тепловой энергии и активных

В экспериментах использовались сверхзвуковые сопла с диаметром критического сечения 3.2. Визуализация течения из инжекторов
Сверхзвуковая струя, истекающая из сопла, взаимодействуя с резонатором, возбуждает моды нестабильности в струе, которые формируют сильное звуковое поле в окружающем пространстве. Эти моды зависят от скорости струи и размеров резонатора [44].
Теневые фотографии течения через сопло с резонатором и звуковой генератор представлены на рис.3.2.1а. и рис.3.2.1в.
Рис.3.2.1 Теневые фотографии истечения из инжекторов.
Течение в присутствии звукового генератора в качестве внешнего генератора звуковых волн, воздействующего на течение сверхзвуковой струи, представлено на рис.3.2.16. Наблюдаемая частота генерации звуковых волн была измерена при истечении воздуха в воздух по шлирен-фотографиям и составила 27 kHz при