Критические параметры инициирования и условия распространения пузырьковой детонации

• Автор: Кочетков, Иван Иванович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1. Экспериментальные работы
1.1.1. Детонационная волна в химически активной газожидкостной среде
1.1.2. Формирование, характер распространения и параметры волны ПД
1.1.3. Критическое давление инициирования
1.1.4. Поведение пузырьков при распространении волны ПД
1.1.5. Зависимость параметров волны ПД от концентрации и размера пузырьков
1.1.6. Зависимость параметров волны ПД от свойств жидкости
1.1.7. Зависимость параметров волны ПД от свойств газа
1.1.8. Области существования пузырьковой детонации
1.2. Теоретические работы
1.2.1. Равновесная и неравновесная однофазные модели
1.2.2. Двухфазная неравновесная модель
1.3. Заключение по обзору литературы
ГЛАВА 2. Инициирование пузырьковой детонации внешней волной газовой детонации
2.1. Экспериментальная установка и методика проведения опытов
2.2. Структура и параметры инициирующей волны
2.3. Динамика инициирующей волны
2.4. Критическая амплитуда инициирования пузырьковой детонации
2.5. Основные результаты и выводы
ГЛАВА 3. Инициирование пузырьковой детонации электрическим взрывом проволочки, расположенной внутри пузырьковой среды
3.1. Экспериментальная установка и методика проведения опытов
3.2. Ударные и детонационные волны при высоком энерговыделении
3.2.1. Сравнительная характеристика ударной волны в чистой жидкости
3.2.2. Структура и параметры ударной волны на удалении от места взрыва
3.2.3. О проблемах измерения скорости ударной волны
3.2.4. Структура и параметры детонационной волны на удалении от места взрыва
3.3. Ударные и детонационные волны при низком энерговыделении
3.3.1. Структура и параметры ударной волны на удалении от места взрыва
3.3.2. Структура и параметры волны детонации на удалении от места взрыва
3.3.3. Структура и параметры ударной волны вблизи места взрыва
3.3.4. Свечение при взрыве проволочки
3.3.5. Структура и параметры волны детонации вблизи места взрыва
3.4. Стационарная самоподдерживающаяся волна пузырьковой детонации
3.5. Критические параметры инициирования
3.6. Основные результаты и выводы
ГЛАВА 4. Моделирование волны пузырьковой детонации
4.1. Волна пузырьковой детонации как уединенная волна с энерговыделением
4.1.1. Аналогия между уединенной волной и волной пузырьковой детонации
4.1.2. Качественная модель волны пузырьковой детонации
4.1.3. Решение стационарной задачи
4.1.4. Применение полученных формул для описания волн конечной амплитуды
4.2. Моделирование профиля волны пузырьковой детонации с учетом дискретного расположения пузырьков
4.2.1. Пояснение к моделированию
4.2.2. Используемые уравнения и процедура расчета
4.2.3. Параметры и среда реализации численных расчетов
4.2.4. Динамика пузырька в поле давления уединенной волны
4.2.5. Расчет профиля волны ПД по времени
4.2.6. Расчет профиля волны ПД по координате
4.3. Основные результаты и выводы
ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Список условных сокращений
1. Аббревиатуры
ДВ - детонационная волна
ПД - пузырьковая детонация
СИ - секция инициирования
УВ - ударная волна
УеВ - уединенная волна
ВКП - верхний концентрационный предел
НКП - нижний концентрационный предел
2. Физические свойства и параметры газожидкостной среды
р - давление, Па
р - плотность, кг/м
и - объем, м
и - массовая скорость, м/с
р - концентрация газовой фазы
И - динамическая вязкость, Па с
V - кинематическая вязкость (у = р1р), м/с
с1 - диаметр [пузырька], м
тИ „ „
Ь - структура записи состава жидкои компоненты пузырьковой среды:
I - жидкость, индексы /г, g - объемные концентрации воды и глицерина
- объемная концентрация горючего газа
- объемная концентрация окислителя в газе
с0 - низкочастотная скорость звука в пузырьковой среде, м/с гта - период индукции, с <2 - удельное энерговыделение, МДж/м3 ^ _ момент воспламенения, с
3. Параметры экспериментальной установки
Лк - высота изменения уровня жидкости, м /го - начальный уровень жидкости, м /си - длина СИ, м

диссоциации и рекомбинации; период индукции рассчитывается из общепринятого интегрального условия. Учитывается сжимаемость жидкости.
Расчеты, выполненные для двух систем близких по своим физикохимическим параметрам к исследованным в опытах, показали хорошее согласие с экспериментальной зависимостью скорости волны ПД от концентрации газовой фазы. Профиль давления волны, вышедшей на стационарный режим, имеет вид солитона с острым пиком и с несовпадающими значениями давления в начальном состоянии (перед фронтом) и конечном состоянии (за фронтом). Профили изменения молекулярной массы газа имеют немонотонный характер и свидетельствуют о проблематичности использования постоянных её значений в других работах. Отмечен ранее ненаблюдаемый в эксперименте новый режим распространения детонационной волны в пузырьковой жидкости со сверхзвуковой скоростью относительно скорости звука в жидкости. Отличительной чертой такой волны детонации является наличие резкого скачка давления на переднем фронте.
В работе С.А. Ждана [33] показано, что учет акустического излучения за счет сжимаемости жидкости является необходимым условием для существования стационарной волны детонации. Гидродинамические потери за счет вязкости жидкости не вносят в решение какого-либо заметного вклада. Автор отмечает, что данный результат находится в противоречии с результатами работы [32], где без учета акустических потерь в рамках решения нестационарной задачи был получен выход волны на стационарный режим. Анализ, используемых в [32] уравнений, показал, что на самом деле они содержат эффективные акустические потери, но обусловлены они не сжимаемостью жидкости, а используемой разностной схемой для уравнения Рэлея. Это приводит к получению любого значения скорости «стационарной» волны детонации, т.к. акустические потери в этом случае зависят от шага разностной схемы по времени.
Расчетный профиль стационарной волны ПД имеет аналогичный, как и в [32], вид солитона. Профиль сжатия пузырька с точностью до отображения подобен профилю давления, причем момент достижения максимального сжатия