Исследование детонации и переходных процессов в смесях типа "металлическое горючее + твердый окислитель + воздух"

• Автор: Комиссаров, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 2. ТЕРМОДИНАМИКА ПЛОТНЫХ ВЗВЕСЕЙ
ГЛАВА 3. КИНЕТИКА ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СМЕСЕЙ
ГЛАВА 4. ИЗМЕРЕНИЕ ЗАДЕРЖЕК ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВРЕМЕН ГОРЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПЕРЕМЕШАННЫХ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД
Бедные топливом смеси AI-воздух
Стехиометрические АГвоздушные смеси
Смеси NH:NO,-AI-Ar '
Воспламенение за падающими ударными волнами
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВРЕМЕНИ ИНДУКЦИИ И ГОРЕНИЯ СМЕСЕЙ
РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК «СЛОЕВЫХ СИСТЕМ»
ГЛАВА 7. ДЕТОНАЦИЯ В ТРУБАХ И В ОБЛАКАХ В СВОБОДНОМ ОБЪЁМЕ
Различные способы инжектирования смеси в каналы
Методика проведения эксперимента по получению гетерогенной детонации в трубе
Система распыления К°2
Система распыления №3
Исследование детонации гетерогенной системы в «слоевой системе»
Опыты с предварительным созданием взвеси в ударной трубе и последующим
инициированием взвеси газовым зарядом
Методика эксперимента с газовым зарядом
Описание экспериментальной установки
Результаты и обсуждение
Опыты сравнения детонации УТВГС с газовой смесью
Описание экспериментальной установки
Методика эксперимента
Инжектирование в свободный объём
Методика эксперимента с инжектированием смеси в объём без переходного участка в канале.

Результаты
Опыты с инжектором в полусферической геометрии
Опыты с зарядами с тонкой оболочкой (отказ от инжектирования)
Основные выводы
ГЛАВА 8. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭМИССИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЗРЫВОВ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ ТИПА МЕТАЛЛ + ТВЕРДЫЙ ОКИСЛИТЕЛЬ + ВОЗДУХ
Наиболее важные результаты
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в основном существуют два типа взрывчатых систем. Эго конденсированные взрывчатые вещества, которые выделяют химическую энергию в малом объёме и соответственно производят сильные разрушения вблизи от места взрыва, при этом необратимо теряя большое количество выделившейся теплоты. Взрывные волны, рожденные такими зарядами, достаточно быстро затухают. Вторая система это топливо воздушные смеси, которые генерируют более длинные волны, но, к сожалению, довольно низкой амплитуды. Было бы заманчиво использовать системы, в которых комбинировались бы свойства обоих типов энергетических материалов. Такими системами могли бы быть смесевые конденсированные энергетические материалы, содержащие твердый окислитель и топливо, реагирующие на начальной стадии в режиме быстрого сгорания при давлениях не превышающих 1 кбар. В этом случае разлетающееся облако горящей смеси будет обладать плотностью, которая существенно выше чем плотность облака обычных топливо воздушных смесей и начальный объём реагирующего взрывчатого материала будет значительно больше, чем исходный объём конденсированного взрывчатого материала, то есть взрывные волны, рожденные такими облаками, будут иметь амплитуды на уровне от нескольких атмосфер до сотен атмосфер в диапазоне расстояний от центра взрыва значительно большего, чем при взрыве обычных ВВ. К сожалению, исследований о распространении ударных волн с реакцией за ними или детонационноподобных явлений в таких системах практически нет. А эти исследования очень важны, в частности для оценки взрывоопасности пылевых систем, как на транспорте, так и на производстве. В принципе, данные системы могут использоваться также и при моделировании ударных волн образующихся вследствие ядерных взрывов на уровне около давлений 100 атм. Поскольку можно ожидать, что длительность таких волн может существенно превышать даже длительность волн созданных при помощи ТВС, такие гетерогенные системы могли бы

пограничном слое, окружающем эти объёмы. Для того, чтобы оценить объём этой смеси, предположим, во-первых, что жидкость полностью переходит в мелкий туман или газ и достигает скорости газа за время, равное 56 , что следует из экспериментальных данных, и во-вторых, что смесь подготавливается в турбулентном следе на границе дробящейся капли. Предположение иллюстрируется лучше всего схемой, представленной на рисунке 1, где показаны промежуточная (а) и конечная (б) стадии смешения.
Основной механизм заполнения объёма кольцевого конуса - так называемый механизм срыва пограничного слоя с капли. Скорость этого процесса можно оценить только приблизительно [19]. Поскольку время, необходимое для приготовления перемешивающегося слоя, очень короткое, скорость энерговыделения в нем может быть рассчитана путем использования глобальных уравнений, полученных для газовых смесей, при усредненной температуре газовой фазы и при стехиометрическом соотношении компонентов.
Дальнейшее энерговыделение контролируется процессами диффузии и теплопроводности, поскольку облачко горючего, содержащее, как мелкие капли топлива, так и его пары, двигается со скоростью, равной скорости окружающего его газа. Основными факторами, оказывающими влияние на скорость энерговыделения, являются поток тепла от окружающей газовой фазы к внутренней зоне следа капли и диффузия окислителя в том же направлении. Поток тепла необходим для испарения капель в холодной зоне следа. Эта задача могла бы быть решена числено, чтобы найти соотношения для вычисления скорости распространения зоны испарения, которая в этом случае похожа на диффузионное пламя. Однако неопределенность геометрии облачка, количества газа, заключенного в нем, его температура и соотношение газовой и жидкой фазы делает точные расчеты вычисления ненужными. Характерное время прогрева следа капли и проникновения кислорода в него, оцененное из профилей давления за детонационными волнами во взвесях капель размером от нескольких десятков микрон до —100 мкм, составляет 200-400 мкс.