|
|
|
2026 год, номер 5
|
А.В. Дракон1, А.В. Ерёмин1, Р.Н. Колотушкин1, Е.С. Ходыко1,2
1Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Россия
2Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: плоское пламя, горение этилена, масс-спектрометрия, сажеобразование, диметилэфир
Страницы: 3-17
Аннотация >>
Представлены результаты исследования влияния добавок диметилэфира на сажистое плоское пламя этилен/воздух. Исследование проводилось методом квадрупольной масс-спектрометрии. Экспериментальные данные сопоставлены с результатами кинетического моделирования. Показано, что исследованные добавки диметилэфира не оказывают существенного влияния на образование ароматического соединения C6H6. При этом с ростом доли диметилэфира происходит увеличение интенсивности сигналов алифатических структур. Проанализировано влияние этого эффекта на процесс сажеобразования.
DOI: 10.15372/FGV2025.9591 |
|
А.В. Трилис
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
trilisartie@yandex.ru
Ключевые слова: непрерывная вращающаяся детонация, переход горения в детонацию, кольцевая камера сгорания, пламя, устойчивость пламени, вихревые возмущения скорости, сильный нормальный разрыв, квазисобственные частоты
Страницы: 18-26
Аннотация >>
Сформулирована и решена задача линейной модовой устойчивости цилиндрического фронта дефлаграционного горения Чепмена --- Жуге в радиально расходящемся дозвуковом потоке с малым числом Маха при учете вихревых возмущений скорости потока. Обнаружены неустойчивые моды колебаний и волн с растущими по времени амплитудами для рассматриваемых типов малых возмущений основного потока горючей смеси и фронта пламени. Получены квазисобственные частоты и пространственные формы колебаний и волн возмущения фронта горения. Показано наличие вращающихся окружных волн возмущения фронта горения в кольцевом канале камеры сгорания, определены скорости их вращения. Приведены основные особенности учета вихревых возмущений.
DOI: 10.15372/FGV2025.9577 |
|
К.С. Кутузова, В.В. Стаханов, Е.В. Безгодов, С.А. Яковлев, Д.А. Мастюк, И.А. Попов, С.Д. Пасюков, А.А. Тараканов
РФЯЦ, ВНИИ технической физики им. акад. Е. И. Забабахина, Снежинск, Россия
stakhanovvv@vniitf.ru
Ключевые слова: распространение газа, водородно-воздушная смесь, горение, вышибные окна, экспериментальное исследование
Страницы: 27-37
Аннотация >>
Приведены данные экспериментов по распространению водорода в объеме помещения с принудительной вентиляцией. Установлена зависимость максимальной объемной доли водорода от объемного расхода газа для вентиляции помещения объемом 8 м3. Выполнены также эксперименты по воспламенению в помещении водородно-воздушной смеси, образующейся после истечения струи из баллона высокого давления до 14 МПа. Оценено влияние совокупной площади вышибных окон на величину барических нагрузок, оказываемых на стенки помещения при горении водородно-воздушной смеси.
DOI: 10.15372/FGV2025.9585 |
|
А.А. Борискин, А.А. Васильев
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия
gasdet@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: дифракция, горение, детонация, двухтопливные системы, кинетические коэффициенты многотопливных систем, инициирование, затухание волн, детонационные ячейки
Страницы: 38-60
Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования дифракции волн горения и детонации в малоисследованном классе двухтопливных систем (на примере горючей системы метан/водород). Характерной особенностью исследованных систем является заметное различие кинетических параметров индивидуальных топливных компонентов. Получены новые данные о динамике распространения волн горения, размерах детонационных ячеек, скоростях дифрагирующих волн, критических режимах инициирования и их оптимизации.
DOI: 10.15372/FGV2025.9570 |
|
M. L. Costa Neto1, G. N. Doz2
1Faculty of Exact and Technological Sciences, State University of Mato Grosso, Mato Grosso, Brazil
murilo.neto@unemat.br
2Department of Civil and Environmental Engineering, University of Brasilia, Federal District, Brazil
graciela@unb.br
Ключевые слова: взрыв, ударная волна, тротиловый эквивалент, CFD, Autodyn
Страницы: 61-61
Аннотация >>
В связи с высокими рисками, сопутствующими взрывным экспериментам, современные исследования, как правило, ориентированы на маломасштабные модели, позволяющие определять такие параметры, как давление и импульс, с использованием принципа приведения по расстоянию. В связи со сложностью физической картины взрыва численное моделирование в сочетании с экспериментальными методами становится надежным инструментом для изучения параметров детонации и распространения ударных волн. В настоящей работе на основе CFD-моделирования проведен расчет маломасштабного взрывного эксперимента, исследовано влияние размера расчетной сетки, а также оценена эффективность защитных устройств, размещенных над противовзрывным барьером. Дополнительно выполнена оценка тротилового эквивалента и предложен подход к его определению, базирующийся на соотношениях Чепмена --- Жуге. Результаты показывают, что точность расчета может коррелировать как с размером сетки, так и с приведенным расстоянием. Моделирование защитных устройств выявило их заметное влияние на распределение ударной волны в воздушной среде. Предложенный метод оценки тротилового эквивалента продемонстрировал многообещающие результаты для исследуемых взрывчатых веществ; вместе с тем для расширения области его применения, особенно в случае алюминизированных составов и других типов взрывчатых веществ, рекомендуется проведение дополнительных исследований.
DOI: 10.15372/FGV2025.9617 |
|
А.А. Тяктев, Ю.А. Пискунов, И.Л. Бугаенко, П.В. Промыслов, М.Е. Игнатюк, Е.С. Морозов, Н.Б. Аникин
РФЯЦ, ВНИИ технической физики им. акад. Е. И. Забабахина, Снежинск, Россия
dep5@vniitf.ru
Ключевые слова: ударная труба, ударная волна, число Маха, неустойчивость Рихтмайера --- Мешкова, водород, пламя, контактная граница
Страницы: 62-78
Аннотация >>
В вертикально расположенной ударной трубе квадратного сечения 138 × 138 мм исследовалось взаимодействие ударной волны с числом Маха до 2.5 с квазиэллиптическим фронтом бедного ламинарного пламени. Камера низкого давления ударной трубы заполнялась горючей смесью объемного состава 8 % H2, 18.4 % O2 и 73.6 % Ar до давления 20 кПа, а камера высокого давления --- воздухом или гелием до давления 100 или 400 кПа. Импульсное лазерное излучение, сфокусированное в точку вблизи оси камеры низкого давления, воспламеняло горючую смесь, в результате чего формировался изолированный, медленно растущий очаг пламени --- пузырь. Он имел квазиэллиптическую форму и представлял собой контактную границу раздела сред разной плотности --- легкие продукты горения в тяжелой несгоревшей смеси. После принудительного разрыва мембраны, разделяющей камеры высокого и низкого давления, в последней формировалась ударная волна, при взаимодействии с очагом пламени вызывавшая развитие неустойчивости Рихтмайера --- Мешкова на его границе. Неустойчивое течение --- квазиэллиптическое пламя, эволюционирующее в тороидальный вихрь, --- через пару оптических окон в противоположных стенках трубы регистрировалось скоростной шлирен-видеосъемкой с частотой кадров 50 кГц.
DOI: 10.15372/FGV2025.9586 |
|
Е.А. Соснин1,2, А.А. Палецкий1, А.А. Чернов1, А.Г. Шмаков1, И.В. Куликов1,3, А.А. Щербинина1,3, С.А. Трубачев1
1Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3Новосибирский государственный педагогический университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: антипирены, огнестойкость, распространение пламени, полимер, эпоксидная смола, термопарные измерения
Страницы: 79-90
Аннотация >>
Проведено исследование характеристик горючести пластин армированной стекловолокном эпоксидной смолы толщиной 0.35 и 1 мм с добавками фосфорсодержащего антипирена DOPO-THPO, графена и оксида графена. Огнестойкость пластин определяли с помощью теста по определению кислородного индекса и теста UL-94 HB. По итогам тестов не выявлено значительного влияния добавок антипиренов на огнестойкость. Механизм действия антипиренов был дополнительно исследован в экспериментах по горизонтальному распространению пламени навстречу потоку окислителя с различной концентрацией кислорода. Установлено, что добавка 2 мас. % графена + 4 мас. % DOPO-THPO приводит к уменьшению скорости распространения пламени образцов толщиной 0.35 мм. Однако увеличение концентрации добавки DOPO-THPO до 6 ÷ 8 мас. % оказывало обратный эффект. Эффект от добавки 8 мас. % оксида графена был выше, чем от добавки смеси графена и DOPO-THPO. Влияние антипиренов на скорость распространения пламени в случае образцов толщиной 1 мм не обнаружено. Предполагается, что это связано с толщиной образцов, которая соответствует термически толстому пределу. Кроме того, были определены температурные профили в конденсированной и газовой фазах при распространении пламени.
DOI: 10.15372/FGV2025.9587 |
|
L.-X. Zhou1, X.-Z. Wu1, F. Wang2
1Department of Engineering Mechanics, Tsinghua University, Beijing, China
zhoulx@mail.tsinghua.edu.cn
2School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing, China
Ключевые слова: испарение капли, горение капли, теоретическое исследование, экспериментальное исследование
Страницы: 91-91
Аннотация >>
Испарение и горение капель топлива исследуются с середины прошлого века. Существующее моделирование сгорания распыла основано на упрощенной одномерной модели. Эта модель, а также недавно разработанные трехмерные модели горения одиночных капель не описывают условия существования различных режимов горения капель. В настоящей работе испарение и горение капель изучены с помощью методов гидродинамики и экспериментально. В гидродинамической части рассматривается двумерная осесимметричная испаряющаяся и горящая капля. Уравнения движения решаются интегральным методом, аналогичным методу Кармана --- Польгаузена расчета пограничного слоя при наличии градиента давления. Полученное решение дает локальную скорость испарения и радиус пламени, согласующиеся с известными экспериментальными данными. В экспериментальной части определено влияние относительной скорости газа, давления и температуры газа на процессы испарения и горения капель. Экспериментально выявлены различные режимы горения капель при разных относительных скоростях, что объясняет изменение константы испарения с ростом относительной скорости. Теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями испарения подвешенных капель.
DOI: 10.15372/FGV2026.9634 |
|
Н.А. Кузьмин, Ю.Д. Арапов, А.Е. Дормидонов, В.Г. Каменев, Д.Э. Эргашев, П.Н. Ярощук
ВНИИ автоматики им. Н. Л. Духова, Москва, Россия
yudarapov@vniia.ru
Ключевые слова: голография, машинное обучение, ударно-волновое нагружение, дисперсная фаза
Страницы: 92-104
Аннотация >>
Предложен метод автоматизации определения параметров дисперсной фазы материалов, основанный на цифровой голографической регистрации и глубоком машинном обучении. Проведены численные и натурные эксперименты голографической записи облака частиц размерами порядка 10 мкм, и осуществлено послойное восстановление полученных голограмм. Показано, что нейронная сеть способна распознавать частицы на восстановленных голограммах с метриками точности выше 75 %, что более чем в два раза превышает точность работы бинаризации и алгоритмов Хафа, Собеля и Кэнни.
DOI: 10.15372/FGV2025.9588 |
|
Б.П. Адуев, А.Ю. Митрофанов, Н.В. Нелюбина
Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, Кемерово, Россия
lesinko-iuxm@yandex.ru
Ключевые слова: лазер, уголь, лазерное зажигание, горение, динамика свечения
Страницы: 105-116
Аннотация >>
Исследовано влияние включений хлоридов калия, кальция, магния и железа на критическую плотность энергии лазерного излучения, достаточную для зажигания предварительно деминерализованного бурого угля марки 2Б миллисекундными лазерными импульсами с длиной волны 1 070 нм и интенсивностью в диапазоне 6.4 ÷ 52 кВт/см2. Для минимальных интенсивностей излучения добавочные концентрации кальция и магния 5 ÷ 7 % увеличивают критическую плотность энергии зажигания в 2--4 раза. Калий увеличивает критическую плотность энергии менее чем на 20 %, в то время как железо понижает ее примерно в 2 раза с тенденцией к насыщению при увеличении концентрации включения до 7 %. Влияние использованных включений снижается с ростом интенсивности излучения и практически прекращается при интенсивности излучения 52 кВт/см2.
DOI: 10.15372/FGV2025.9590 |
|
А.М. Савельев, Д.А. Ягодников
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия
alexsaveljev71@gmail.com
Ключевые слова: наночастицы, алюминий, моделирование, теплообмен, аккомодация энергии, скин-слой, электрическое поглощение, магнитное поглощение
Страницы: 117-132
Аннотация >>
Рассмотрены проблемы описания кондуктивного и радиационного теплообмена в моделях горения наночастиц алюминия. Проанализировано, как теоретические модели классической электродинамики согласуются с данными экспериментов по сечениям поглощения в ИК-области. Показано, что как в дальнем, так и в ближнем ИК-диапазоне модели занижают величину сечения поглощения излучения наночастицами алюминия по сравнению с экспериментальными данными. Модели, в которых предполагается малый размер наночастиц по сравнению с толщиной скин-слоя, применительно к ближнему ИК-диапазону расходятся с экспериментом не только количественно, но и качественно. Это свидетельствует о том, что толщина скин-слоя в ближнем ИК-диапазоне не больше размеров наночастиц и, следовательно, диссипацию энергии волны в объеме наночастиц следует рассматривать с учетом частичного экранирования поля волны. Предложена полуэмпирическая формула для расчета теплового излучения наночастиц, в которой учитывается частичное экранирование поля волны в объеме наночастицы.
DOI: 10.15372/FGV2025.9609 |
|
А.Е. Курепин1, Л.В. Маланчева1, Э.Р. Прууэл2, И.А. Рубцов3, А.О. Кашкаров2, К.А. Тен2, А.С. Юношев2, А.В. Пластинин2, С.А. Бордзиловский2, С.М. Караханов2
1ГосНИИмаш им. В. В. Бахирева, Дзержинск, Россия
2Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск Россия
3Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов», Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, Кольцово, Россия
Ключевые слова: смесевые алюминизированные взрывчатые вещества, детонация, пирометрия, скоростная томография, плотность продуктов детонации, уравнение состояния продуктов детонации
Страницы: 133-143
Аннотация >>
Представлены результаты экспериментального исследования детонационных характеристик модельного взрывчатого состава C25A, изготовленного в АО «ГосНИИмаш им. В. В. Бахирева». Определены следующие детонационные параметры: плотность, скорость детонации, давление и длительность «химпика»; давление, температура, плотность, массовая скорость, скорость звука, показатель адиабаты в точке Чепмена --- Жуге; оценено время начала реакции окисления алюминия после прохождения детонационной волны и время реагирования в процессе расширения продуктов взрыва в детонационном течении, а также построена адиабата разгрузки продуктов детонации. При проведении исследований использовалось оборудование Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.
DOI: 10.15372/FGV2026.9627 |
|
Б.С. Сеплярский, Р.А. Кочетков, Н.И. Абзалов, Т.Г. Лисина
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия
seplb1@mail.ru
Ключевые слова: СВС, карбид титана, металлокерамика, гранулы, режим горения, примесный газ, коэффициент межфазового теплообмена
Страницы: 144-158
Аннотация >>
Впервые исследованы закономерности горения гранулированных смесей (100 - X )(Ti + C) + X (Co---Cr---Ni) при X = 0 ÷ 40 мас. %, использованных для синтеза металлокерамики. Расчетным путем определен состав смеси, при котором выделение примесных газов приводит к переходу из кондуктивного в конвективный режим горения ( X = 20 %), что позволило оценить содержание примесного водорода в исследуемых смесях. Для гранул размером 1.7 мм фильтрация примесных газов через образец приводит к конвективному режиму горения при X < 20 % и к кондуктивному при X > 20 %. Во всех смесях с гранулами размером 0.6 мм реализуется кондуктивный режим горения. Фазовый состав полученных композитных образцов представлен TiC и ГЦК-фазой среднеэнтропийного сплава CoCrNi. Рассчитанный с использованием экспериментальных данных коэффициент межфазового теплообмена в гранулированных СВС-смесях на порядок превышает теоретические значения коэффициента теплообмена в пористой среде. Предложенная методика синтеза из гранулированных смесей в проточном реакторе имеет перспективу для изготовления композитных порошков TiC--CoCrNi, используемых для нанесения упрочняющих покрытий.
DOI: 10.15372/FGV2025.9589 |
|
Н.А. Кочетов, И.Д. Ковалёв
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, Россия
kolyan_kochetov@mail.ru
Ключевые слова: горение, механическая активация, СВС, высокоэнтропийный сплав, кермет, высокоэнтропийный силицид, силицид титана
Страницы: 159-171
Аннотация >>
Проведено исследование влияния содержания металлической связки Fe + Co + Cr + Ni + Al, механической активации и поджатия образцов на максимальную температуру и скорость горения, удлинение образцов в процессе синтеза, выход смеси после механической активации, морфологию и фазовый состав продуктов горения в системе 5Ti + 3Si + x(Fe + Co + Cr + Ni + Al). Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза получен композитный материал, состоящий из керамики и высокоэнтропийного силицида. В процессе 5-минутной активации смесей 5Ti + 3Si + x(Fe + Co + Cr + Ni + Al) образуется двухфазный высокоэнтропийный сплав, состоящий из твердых растворов с ГЦК- и ОЦК-решеткой. С увеличением содержания металлической связки в смесях уменьшаются размер зерен керамики в продуктах, максимальная температура горения и выход смеси после механоактивации. Поджатие образцов из исходных смесей расширило концентрационные пределы горения по содержанию металлической связки. На зависимости скорости горения от содержания металлической связки наблюдается максимум при x = 10 % мас. Активация смесей увеличила скорость и расширила концентрационные пределы горения по содержанию связки.
DOI: 10.15372/FGV2025.9581 |
|
