Главная – Журналы – Поиск по журналам

Режимы непрерывной спиновой и многофронтовой детонации безуглеродных топливовоздушных смесей аммиак/водород --- воздух впервые реализованы в проточной кольцевой цилиндрической камере сгорания диаметром 503 мм. Исследовано бинарное горючее аммиак/водород с массовыми долями H₂ в горючем 0.105 ÷ 0.485 в диапазоне удельных расходов смеси 22 ÷ 347 кг/(с ∙ м²) при коэффициенте избытка горючего φ= 0.47 ÷ 1.55. В смесях аммиак/водород --- воздух с горючим трех составов NH₃ + 8H₂, NH₃ + 4H₂ и NH₃ + 2H₂ реализованы одноволновые и двухволновые режимы непрерывной спиновой детонации со скоростью 1.15 ÷ 1.59 км/с и частотой вращения волн 0.73 ÷ 1.81 кГц при φ= 0.73 ÷ 1.2, а для состава NH₃ + H₂ --- непрерывная многофронтовая детонация с двумя встречными поперечными детонационными волнами с частотой около 1.0 кГц при φ= 0.72 ÷ 1.0. Определена область реализации режимов непрерывной спиновой детонации и непрерывной многофронтовой детонации в зависимости от содержания аммиака в бинарном горючем и от давления в коллекторе воздуха. Высокочастотными датчиками измерены профили давления в коллекторе воздуха, в камере сгорания в области вращения поперечных детонационных волн. Определены силы тяги и удельные импульсы. Наибольшие импульсы тяги, полученные в камере, --- 2 300, 1 500, 1 350 и 900 с для смесей с массовым содержанием водорода в бинарном горючем 0.485, 0.32, 0.19 и 0.105.

Проведено исследование детонации ацетиленокислородных смесей, разбавляемых гелием или аргоном, в протяженном канале с проточной подачей компонентов взрывчатой смеси при атмосферном давлении. Рассчитаны скорость стационарной детонации, а также температура и динамический напор продуктов. Определены пределы существования самоподдерживающейся детонации в канале диаметром 26 мм, которые достигаются при разбавлении эквимолярной и стехиометрической смеси до 92 % как гелием, так и аргоном. Вблизи пределов околоспиновая детонация возбуждается без заметного перехода горения в детонацию зарядом-бустером из эквимолярной ацетиленокислородной смеси, объем которого не превышает 180 см³ или 13 калибров канала. С использованием в качестве продувочного газа как гелия, так и аргона получены детонационные покрытия из чистого титана. При этом с гелием формируется плотное покрытие пористостью <0.5 % и микротвердостью 370 HV300. С аргоном можно получать покрытия с развитой поверхностью и высокой (десятки процентов) пористостью в поверхностном слое, имеющие потенциал применения в каталитических реакторах и в производстве медицинских имплантатов.

В рамках уравнений Эйлера в двумерной плоской постановке численно исследуется падение ударной волны на пристеночный газовый пузырь (поперечный цилиндр), заполненный водородно-кислородной смесью с добавлением ксенона. Горение газа моделируется с помощью детальной кинетики, учитывающей 19 обратимых реакций. Применяется конечно-разностный метод класса WENO высокого порядка аппроксимации. Описаны процессы преломления и отражения ударной волны, а также фокусировки вторичных скачков уплотнения. Обнаружены различные режимы инициирования детонации в пузыре: прямой, при преломлении и отражении волны от стенки, при фокусировке скачков на плоскости симметрии вблизи стенки. На основе серии расчетов определена зависимость режимов воспламенения и пороговых чисел Маха падающей волны от формы пузыря. Показано, что сочетание фокусировки волны на пузыре и отражения от стенки приводит к существенному снижению пороговых чисел Маха как по сравнению с плоским слоем горючего газа перед стенкой, так и по сравнению со свободным пузырем без стенки.

Представлены результаты экспериментального исследования зажигания образцов электродного угля при нагреве интегральным потоком теплового излучения. Эксперименты проводили на установке радиационного нагрева «Уран-1» в диапазоне плотности поступающего на поверхность образца теплового потока 75 ÷ 314 Вт/см² в среде кислорода при разных давлениях (0.1 и 1.1 МПа). Получены значения температуры зажигания, а также зависимости времени задержки зажигания образцов от плотности теплового потока. По измеренным зависимостям определены константы формальной кинетики процесса в рамках гетерогенной модели зажигания.

На основе сопряженной модели горения металлизированного смесевого твердого топлива исследовано нестационарное горение топлива при гармоническом изменении давления над поверхностью топлива. В модели горения топлива учитываются химические реакции в конденсированной и газовой фазах. Над поверхностью топлива учитываются конвекция и диффузия компонентов газовой смеси, двухфазность потока, скоростная и тепловая неравновесность фаз, горение частиц алюминия. На поверхности топлива ставятся граничные условия равенства потоков массы и энергии. Представлены результаты расчетно-теоретического исследования зависимости скорости горения топлива от амплитуды и частоты колебаний давления. Исследование проведено для двух значений порядка реакции в газовой фазе. Определено влияние частоты колебаний давления на амплитуду изменения скорости горения топлива.

Для определения параметров триномиальной модели зажигания и роста Ли - Тарвера для взрывчатых веществ предложен метод, основанный на использовании генетического алгоритма и уравнении скорости реакции. Метод включает в себя выделение характерных точек из экспериментальной зависимости давления от времени, после чего с помощью авторской программы, реализующей генетический алгоритм, анализируется и обрабатывается физическая информация о течении и производится калибровка параметров модели Ли - Тарвера. Результаты показывают, что расчетная кривая давления, полученная с использованием параметров модели, определенных генетическим алгоритмом, хорошо согласуется с кривой, рассчитанной по эталонным параметрам; при этом максимальная погрешность по пиковому давлению составляет 6.3 %, что свидетельствует о высокой точности и эффективности предложенного метода калибровки.

В процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза одной из важных проблем является предсказуемость и воспроизводимость режима горения. Хорошо известно, что разные марки и даже разные партии одной марки порошков металлов, используемых при синтезе, состоят из частиц разных форм и размеров, содержат разное количество газифицирующихся примесей, поэтому скорости горения изготовленных из них порошковых смесей одного состава могут отличаться в несколько раз. Ранее авторами статьи для гранулированной смеси 5Ti + 3Si, а в настоящей работе для смеси Ti + C определены значения скорости горения смесей с титаном узких фракций одной марки для широкого диапазона размеров частиц исходного порошка титана. Эти значения хорошо аппроксимируются степенными функциями с коэффициентом детерминации R² > 0.97. Построенные аппроксимирующие зависимости приняты в качестве базовых. Именно с ними проводилось сравнение скоростей горения других марок титана. Для отдельных узких фракций других марок титана измерены скорости горения порошковых и гранулированных смесей 5Ti + 3Si, Ti + C. Эксперименты показали, что базовые зависимости скорости горения от размеров частиц титана позволяют прогнозировать скорости горения гранулированных СВС-смесей того же состава для узких фракций титана других марок с точностью не хуже 30 %.

Проведено исследование влияния соотношения компонентов, механической активации и предварительного поджатия образцов на скорость горения и удлинение неподжатых образцов в процессе синтеза, на фазовый состав и морфологию продуктов горения в системе (5Ti + 3Si) + (Ti + 2B). Фронт горения не доходил до нижнего торца образца из исходной смеси 5Ti + 3Si. Предварительное поджатие образца, так же как и механическая активация смеси 5Ti + 3Si, либо добавление смеси Ti + 2B позволили реализовать горение образца до конца. Скорость горения и удлинение образцов из смесей (100 - x)(5Ti + 3Si) + x(Ti + 2B) возрастали после механической активации. Зафиксирована тенденция уменьшения скорости горения с увеличением содержания 5Ti + 3Si в составе смесей. Скорость горения образцов из механоактивированных смесей возрастала после их поджатия и практически не менялась для исходных смесей (кроме смеси Ti + 2B). Для некоторых исходных смесей зафиксирована усадка образцов продуктов после их предварительного поджатия. Максимальная скорость горения измерена при горении образцов с содержанием 20 % смеси 5Ti + 3Si. Зависимость удлинения образцов из исходных смесей (100 - x)(5Ti + 3Si) + x(Ti + 2B) от их состава имеет экстремумы. Фазовый состав продуктов горения не изменился после поджатия образцов и механоактивации смесей.

Исследовано влияние предварительного механического активирования (МА) порошка сажи на свойства, уплотнение и закономерности горения смесей Ti + C в эквиатомном соотношении компонентов. Показано, что в процессе МА происходит разрушение арочной структуры и дробление агломератов из частиц сажи, что приводит к увеличению насыпной плотности более чем в три раза. Установлено, что при уплотнении порошок сажи ведет себя как твердый непластичный материал с высокой величиной упругого последействия (до 14 %). Показано, что в смесях Ti + C выше относительной плотности 0.52 формируется каркас из частиц титана, отвечающий за прочностные свойства прессовок. Установлено, что уплотнение смесей Ti + C до давления 50 МПа соответствует стадии структурной деформации, выше начинается этап упругопластической деформации. Показано, что относительная плотность прессовок из смесей Ti + C в начале стадии упругопластической деформации зависит от степени МА порошка сажи. При одинаковом давлении 50 МПа смеси с более дисперсной сажей уплотняются до более высокой относительной плотности --- 0.65. Показано, что зависимости температуры горения прессовок из смесей Ti + C от давления и плотности имеют максимумы. Увеличение плотности смесей Ti + C на стадии структурной деформации (давление до 50 МПа) обеспечивает рост контактной поверхности между реагентами и, как следствие, повышение температуры горения. При дальнейшем увеличении давления прессования в начале стадии упругопластической деформации увеличение контактной поверхности между частицами титана приводит к снижению температуры горения. Установлено, что абсолютное значение максимумов температуры горения увеличивалось с ростом плотности: для смеси с исходной сажей --- T_max ≈ 2 900 °C при относительной плотности 0.58, для смеси с сажей после 3 ч МА --- T_max ≈ 3 000 °C при плотности 0.63, для смеси с сажей после 20 ч МА --- T_max ≈ 3 200 °C при плотности 0.65. При увеличении давления прессования скорость горения снижается по причине ухудшения условий отвода примесных газов из объема исходных прессовок. Показано, что появление расслойных трещин приводит к резкому увеличению скорости горения.

Выполнено экспериментальное исследование электросопротивления медной фольги в условиях многократного ударного сжатия до давления 40 ГПа в нескольких взрывных системах: в отраженной ударной волне, при сжатии в жесткой обойме, а также в слоистой системе, дающей последовательность волн нарастающей амплитуды. Предложена усовершенствованная конструкция измерительной ячейки, позволяющая значительно уменьшить влияние на регистрируемое напряжение паразитных вихревых токов. При ударном сжатии электросопротивление меди монотонно увеличивается, однако темп роста зависит от истории нагружения. При сжатии последовательностью ударных волн электросопротивление металла оказывается меньше, чем при сжатии одиночной ударной волной (при том же давлении падающей волны в диэлектрической обойме). Основное изменение электросопротивления меди происходит в этом случае в первой ударной волне. В последующих волнах электросопротивление также растет, однако итоговое значение оказывается меньше, чем в одиночной ударной волне. Выполнена оценка концентрации дефектов кристаллической структуры медного образца при сложном нагружении. При многократном сжатии концентрация дефектов оказывается меньше, чем в случае однократного сжатия (при том же давлении волны или деформации). Это означает, что при сложном ударном нагружении дефекты генерируются преимущественно на первых стадиях сжатия, а в дальнейшем происходит лишь относительно небольшой прирост количества дефектов. На качественном уровне концентрация дефектов в ходе сложного ударного нагружения определяется деформацией вещества в первой ударной волне.