Нестационарные детонационные процессы в газах и разреженных газовзвесях

• Автор: Прохоров, Евгений Степанович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 247 с. : ил.

0.1 Список основных публикаций по теме диссертации

0.2 Основные обозначения

Тлава 1. Формирование и экспериментальное исследование

пересжатых детонационных волн в газах

1.1 Экспериментальная установка и методы исследования

1.2 Нерегулярное отражение детонационных волн

1.3 Пересжатая детонационная волна в сужающемся канале

1.4 Выводы по главе

Глава 2. Численное исследование распространения газовой

детонации в сужающихся каналах

2.1 Квазиодномерный расчет детонации в канале переменного сечения

2.2 Границы применимости квазиодномерного приближения
2.3 Двумерная задача о формировании и распространении пересжатых детонационных волн в конически сужающихся каналах
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Расчет скорости и температуры частиц, метаемых
пересжатыми детонационными волнами
3.1 Моделирование процессов разгона и нагрева частиц
в профилированном стволе установки для детонационного напыления
3.2 Влияние формы и степени заполнения ствола взрывчатой смесью на параметры разгона частиц

3.3 Выводы по главе
Глава 4. Моделирование распространения детонационных волн в среде с переменным химическим составом
4.1 Приближенная модель для расчета равновесных течений
химически реагирующих газов
4.2 Формирование пересжатых детонационных волн в среде с
переменным по пространству химическим составом
4.3 Выводы по главе
Глава 5. Численное исследование ячеистой структуры
детонации криогенной водородокислородной газовзвеси
5.1 Моделирование детонации распылов (газообразный
водород - капли жидкого кислорода) в плоском канале
5.2 Ячеистая структура гетерогенной детонационной волны
5.3 Анализ расчетов детонационной ячейки
5.4 Выводы по главе
Глава 6. Детонация кольцевого слоя газовзвеси частиц В В в цилиндрическом канале
6.1 Уравнения движения реагирующей газовзвеси (постановка
задачи)
6.2 Детонация взвеси частиц гексогена, частично заполняющей
цилиндрический канал
6.3 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Решение многих теоретических и прикладных задач в области физики горения и взрыва, а также механики многофазных реагирующих сред, приобретают важное значение в связи с необходимостью разработки и создания ряда устройств новой техники, функционирование которых связано с детонационным сжиганием взрывчатых газовых смесей и газовзвесей (гетерогенных дисперсных систем типа газ - капли, газ - твердые частицы). Подобные устройства могут быть использованы для создания тяги в двигателях, силового или разрушающего воздействия на объекты, быстрого сжигания топлива, для разгона и нагрева конденсированных частиц и т.п. С этой точки зрения требуется более детальное исследование следующих нестационарных детонационных процессов: инициирование детонации, выход на само поддерживающийся детонационный режим, взаимодействие детонационных волн (ДВ) между собой и с ограничивающими поверхностями, распространение ДВ в неоднородных средах, межфазные взаимодействия за детонационным фронтом.
С целью расширения диапазона достижимых параметров продуктов детонации (ПД) весьма перспективны исследования пересжатых ДВ. Уже небольшое увеличение скорости ДВ приводит к резкому росту таких характеристик ПД как давление, плотность, массовая скорость. Хотя рост температуры и демпфируется процессами диссоциации, тем не менее он также заметен. Поэтому пересжатые ДВ могут служить источником импульсных потоков ПД с параметрами, заметно превышающими те, которые можно получить при самоподдерживающемся режиме детонации Чепмена - Жуге (ЧЖ), чем и определяется область их возможных применений в приложениях. Например, для нанесения защитных и износостойких порошковых покрытий на различные инструментальные и конструкционные материалы газодетонационным методом (детонационное напыление).
Чаще всего пересжатые ДВ встречаются в практике эксперимента со

Приближенно зависимость коэффициента динамической вязкости от температуры может быть определена по формуле ( = (cJ{T/TcJ)0'1 [58], везде индексом CJ обозначаются параметры в точке ЧЖ.
Граничные условия: у закрытого конца трубы (левая граница) — скорость ПД и = 0 (условие непротекания газа); на правой подвижной границе — соотношения, выражающие законы сохранения массы, импульса и энергии на фронте ДВ
р(И -и) = р0Г>, р +р(И-и)2 =р0 +р^Б'2, (2.7)
_]_.2+(£^1! = _^.ро + г! + вЫ
7—1 Р 2 70 - 1 р0 2 щ р
Здесь р — константа интегрирования. На правой границе соотношения
(2.7) для самонодцерживающейся ДВ дополнялись условием ЧЖ относительно равновесной скорости звука (т.к. реакция мгновенна)
Е>сз - исз = ссу, (2.8)
а для нестационарной пересжатой волны — соотношенивхМ для приходящей на фронт с+ - характеристики (линии йх/сИ = и + с), которое следует из системы уравнений (2.1):
ди 1 др . (ди 1 др
Ж + ^'а+(“ + с)(& + ^'й) ~р'(2'9)
Равновесная скорость звука определяется из соотношения
с2 = (р/р- - и„)/ир, и„ = (ди/др)„, и„ = {аи/др),,
которое легко получить из уравнения энергии в том виде, как его записывают при формулировке первого закона термодинамики. Используя приближенные зависимости (2.4) и (2.5) получим, как в [50]
с2 = 7 • . I , (2.10)
1+Л^+(7-1)Л(^)2 Р