Математическое моделирование самовоспламенения, горения и детонации тройных смесей углеводород-водород-воздух

• Автор: Медведев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Переход ударной волны в детонацию

1.2 Кинетическая модель окисления и горения углеводородов

1.3 Химическое ингибирование детонации водородно-воздушных смесей

1.4 Добавки водорода в смеси углеводород-воздух

ГЛАВА 2. Кинетические схемы газофазного окисления и горения водорода и углеводородов

2.1 Механизм окисления водорода и реакции ингибирования

2.2 Кинетический механизм окисления углеводородов

2.3 Глобальный кинетический механизм
ГЛАВА 3 Математическая модель для расчета фокусирующих устройств
3.1 Постановка задачи
3.2 Математическая модель
3.3 Численный метод
3.4 Результаты расчетов
3.5 Краткое заключение по главе
ГЛАВА 4. Стационарная детонация в смесях водород-углеводород-воздух
4.1 Постановка задачи
4.1.1 Физическая постановка задачи
4.1.2 Математическая постановка задачи
4.2 Численный метод
4.3 Результаты расчетов
4.3.1 Пределы детонации
4.3.2 Структура детонации
4.4 Краткое заключение по главе
ГЛАВА 5. Самовоспламенение, горение и детонация капельных газовзвесей углеводородных горючих в воздухе без добавок и с добавками водорода
5.1 Постановка задачи
5.2 Расчеты самовоспламенения капель
5.3 Влияние добавок Н2 на самовоспламенение капель
5.4 Результаты расчетов детонационной способности капель н-гептана
5.5 Краткое заключение по главе
Основные результаты и выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВ - взрывчатое вещество
ДВ - детонационная волна
ДВС - двигатель внутреннего сгорания
ДКМ — детальный кинетический механизм
ЗНД - Зельдовича - Неймана - Деринга
ИДД - импульсно-детонационный двигатель
ИДГУ - импульсно-детонационноегорелочное устройство
КПД — коэффициент полезного действия
ОТК - отрицательный температурный коэффициент
ПГД — переход горения в детонацию
ТВС - топливно-воздушная смесь
ТНТ — тринитротолуол
УВ - ударная волна
ЧЖ - Чепмена-Жуге

механизмам, что важно для моделирования химических процессов с участием парафиновых углеводородов Сп с большим п. В [90] этот подход был реализован в виде алгоритма автоматического построения ДКМ, который в дальнейшем был применен для построения механизмов окисления и горения и пропана [91], н-бутана [90], н-пентана [92], н-гексана [93] и н-гептана1 [94]. Также алгоритм [90] использован для построения механизмов окисления и горения н-октана (СвН^), н-нонана (СдН2о) и н-декана (С10Н22) [88]. Важнейшей особенностью всех механизмов является проявление стадийности в виде холодных и голубых пламен при низкотемпературном самовоспламенении. Проведено прямое сравнение результатов расчетов и опытов.
Согласно алгоритму [90-93] для н-гептана предыдущим аналогом в гомологическом ряду является н-гексан, поэтому за основу взят механизм окисления и горения С1-С6, включающий 72 частицы и 499 реакций [93]. В дополнение к механизму окисления н-гексана в кинетический механизм н-гептана потребовалось ввести 9 новых частиц и 124 элементарных акта, так что полученный механизм в целом включает 81 частицу и 623 реакции. В механизм н-октана по сравнению с механизмом н-гептана потребовалось ввести 9 новых компонентов и 140 новых элементарных актов, так что полный объем октанового механизма - 90 компонентов и 763 реакции. Соответствующий объем для нонанового механизма - 99 компонентов и 915 реакций, а для деканового механизма — 108 компонентов и 1083 реакции.
Используемые механизмы тщательно проверены и показали хорошее согласие с результатами опытов по самовоспламенению газовых и капельных смесей, а также по скорости ламинарного горения.
Так, предсказательную способность механизма проверили, сравнив результаты расчетов с известными экспериментальными данными для различных процессов окисления и самовоспламенения С7Н16 и СщНгг. Расчеты проводили по стандартной кинетической программе, ранее используемой в [90-93].