Экспериментальное и численное исследование нестационарных процессов детонации

• Автор: Троцюк, Анатолий Владиславович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 122 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛН В ГАЗЕ, ВОЗБУЖДАЕМЫХ ПРИ КОНЦЕНТРИРОВАННОМ ВЫДЕЛЕНИИ ЭНЕРГИИ
1.1. Введение
1.2. Эксперимент
1.3. Описание затухания пересжатых ДВ в приближении мгновенной химической реакции
1.4. Описание затухания пересжатых ДВ с учётом задержки тепловыделения за фронтом
1.5. Выводы по главе
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПУЗЫРЬКОВОЙ ДЕТОНАЦИИ
2.1. Введение
2.2. Модель пузырьковой детонации
2.3. Результаты расчётов
2.4. Приближённый расчёт изоэнтропы химически
равновесного газа
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДВУМЕРНОЙ ГАЗОВОЙ ДЕТОНАЦИИ СМЕСИ Н2-02-Аг
3.1. Введение
3.2. Постановка задачи
3.3. Численный метод
3.4. Результаты расчётов
3.5. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОТРАЖЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННЫХ ВОЛН ОТ КЛИНА
4.1. Введение
4.2. Постановка задачи и численный метод
4.3. Результаты расчётов
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Одномерная теория детонации, в наиболее полном виде изложенная в [1], рассматривает детонационную волну (ДВ) как стационарный комплекс, состоящий из бесконечно тонкого ударного фронта и следующими за ним однородной зоны индукции и зоны тепловыделения, ограниченной сзади плоскостью Чепмена-Жуге. Нестационарное течение продуктов детонации за этой плоскостью определяется граничными условиями за ДВ.
Однако экспериментальные открытия в конце -50-х годов показали, что ДВ в газовых смесях имеет неодномерную и нестационарную структуру [2]. Замечательно, что этими же свойствами обладает структура фронта ДВ в жидких взрывчатых веществах (ВВ) [3], в твёрдых смесевых ВВ [4] и в некоторых гетерогенных системах.
В результате экспериментальных и теоретических исследований выяснилось, что ДВ в газах представляет собой сложную, нестационарную, повторяющуюся во времени структуру, основным элементом которой является тройная конфигурация. Данная конфигурация есть ударно-волновой комплекс, состоящий из ножки Маха (пересжатая ДВ), падающей волны и примыкающей к ним в тройной точке отраженной (поперечной) ДВ. Таким образом, важным составным элементом фронта ДВ является пересжатая нестационарная ДВ. При своём распространении многофронтовая ДВ оставляет на закопчённой поверхности след в виде сетки пересекающихся линий. которые представляют собой траектории тройных точек. Отдельный ромбовидный элемент этой сетки носит название детонационной ячейки. Поперечный а (или продольный Ь) размер ячейки есть характерный пространственный масштаб структуры многофронтовой ДВ.
Сильное (прямое) и слабое (переход горения в детонацию) инициирование представляют собой процесс возникновения в реагирующей смеси пе-ресжатой ДВ. которая после сложной эволюции выходит на стационарный
1.5. Выводы по главе
1. Экспериментально исследовано затухание плоских и цилиндрических пересжатых ДВ, возбужденных сильным источником в газовой взрывчатой смеси. Получены количественные характеристики процесса затухания в сверх- и околокритических режимах. Установлена зависимость размера детонационной ячейки в цилиндрической затухающей волне от величины её скорости.
2. На основе полученных экспериментальных данных проведён анализ известных способов описания скорости ДВ при сильном инициировании. Показано, что “энергетический подход” позволяет получить достаточно надежные аналитические зависимости для описания процесса затухания ДВ в случае сверхкритического режима инициирования. Существенное значение имеет учёт “недовыделения” энергии за счёт сдвига химического равновесия продуктов детонации в сторону диссоциации как на самом фронте пересжатой ДВ. так и во внутренней области за фронтом.
3. Предложена аналитическая зависимость для описания осреднённой скорости фронта ДВ. учитывающая задержку тепловыделения, которая отражает характерные особенности распространения ДВ в околокритических режимах инициирования при малой энергии источника. Получено хорошее соответствие (с точностью до пульсаций скорости реальной ДВ) расчётной кривой с экспериментальными данными при околокритическом режиме инициирования.
4. На основе анализа данной зависимости получена формула для критической энергии инициирования ДВ в многофронтовом режиме.