Главная – Журналы – Поиск по журналам

Решена плоская задача обтекания первоначально покоящегося цилиндра градиентным потоком очень вязкой жидкости. Показано, что цилиндр с помощью потока приводится во вращение с угловой скоростью ω= —ε’, где ε’ — скорость сдвиговой деформации среды. Решение применено для анализа возникающих на уровне микроструктуры течений при высокоскоростных нагружениях металлических тел. Возникновение вращения связано с наличием в структуре вещества фрагментов (зёрна, блоки, ячейки, включения), неспособных в данных условиях нагружения изменять свою форму и вследствие этого приводимых во вращение в процессе сдвиговой деформации. При совместной деформации твердых тел возникающие на микроуровне вращения приводят к переносу в глубину материала окисных, гидроокисных и других поверхностных пленок, что способствует образованию соединения.

Предложена взрывная модель расчета скорости стационарного распространения ламинарного горения в смесях воздуха с комбинированным топливом, составленным из различных газообразных углеводородов. Необходимые формулы получены из рассмотрения структуры фронта пламени на основе диффузионно-тепловой теории. В отличие от известных соотношений предлагаемая модель не содержит неопределенности в выражении для скорости тепловыделения при горении углеводородов. Расчеты проведены для метановодородовоздушных смесей. Модель описывает основные качественные результаты экспериментов по стационарному распространению ламинарного горения и дает приемлемое количественное согласование с экспериментом для смесей газообразных углеводородов с воздухом.

Представлены результаты численных расчетов нестационарным методом Монте-Карло одномерного распространения гомогенного пламени в среде с изотропной турбулентностью. Метод Монте-Карло представляет собой статистический метод слежения за жидкой частицей для моделирования турбулентности. Чтобы избежать решения полных уравнений движения, в предлагаемом методе используется функция распределения вероятности (PDF). Модель описывает распространение пламени в гомогенной турбулентной среде с использованием гауссовского распределения функции PDF для описания поля пульсаций скорости и концентрации топлива. Рассматриваемая модель уникальна в том смысле, что не требует моделирования сложных химических процессов и проведения сложных и дорогостоящих вычислений. Решение было получено для начальной стадии искрового воспламенения бедной метановоздушной смеси в турбулентной, сферически-симметричной среде. Простой и надежный метод Монте-Карло правильно предсказывает такую тенденцию, как рост скорости распространения пламени с увеличением интенсивности турбулентности. Данные по расчету турбулентной скорости пламени, полученные в настоящей работе, хорошо согласуются с опубликованными в литературе экспериментальными и численными результатами. Выражение, устанавливающее связь между турбулентной скоростью пламени и интенсивностью пульсаций скорости, хорошо согласуется с корреляционными соотношениями других исследователей.

Исследовано распространение волны горения над пленками жидкого топлива (к-бутанола, н-ундекана) на подложках из меди, алюминия, молибдена, ниобия в условиях термически тонкой слоевой системы. Показано, что кромка пламени располагается над поверхностью жидкости там, где температура слоевой системы достаточна для образования в газовой фазе смеси стехиометрического состава. Пленка топлива испаряется при температурах ниже температуры кипения. Скорость пламени не зависит (в широком диапазоне изменения) от угла наклона плоскости подложки относительно горизонтали и определяется долей теплоемкости подложки в системе подложка — топливо. В механизме распространения пламени важную роль играет передача тепла по металлической подложке в предпламенную зону. Рецикл тепла по подложке приводит к увеличению энтальпии газовой фазы за счет химической составляющей, связанной с поступлением паров топлива с поверхности пленки.

В рамках двумерной теплодиффузионной постановки выполнено прямое численное моделирование распространения фронта горения в заданном периодическом поле скорости среды. Расчеты показали, что при увеличении амплитуды скорости фронт пламени распадается на отдельные горящие участки: происходит пространственная локализация горения. Только при введении в модель тепловых потерь наблюдается прекращение горения при определенной амплитуде скорости среды, причем чем больше амплитуда скоростных возмущений, тем меньший уровень тепловых потерь нужен для гашения пламени. Полученные численные результаты в целом согласуются с результатами асимптотического анализа.

Для однотемпературных моделей нестационарных процессов в диссипативной среде с химическими реакциями аррениусовского типа указан корректный метод построения автоволновых решений, основанный на расширении температурного диапазона до 0 К и на использовании подхода Колмогорова–Петровского–Пискунова. Из полученного ограниченного спектра автоволновых решений отбираются не противоречащие теореме Нернста. Для квазигомогенной модели фильтрации газа в диссипативной гетерогенной среде с одной необратимой химической реакцией такое автоволновое решение единственное. Найден безразмерный параметр, критическое значение которого для выбранного числа Зельдовича определяет условие существования этого автомодельного решения. Получен критерий диапазона начальных температур, в котором химические превращения в реакциях пренебрежимо малы для автоволновых процессов.

В рамках двухмасштабного подхода для описания процессов физико-химической конденсации в двухфазных системах проведен теоретический анализ макрокинетики фазовыделения на микроскопическом уровне в изотермических и неизотермических условиях. Установлены сценарии превращения конденсированных частиц в химически активной среде, учитывающие экзотермичность реакций, конечность скоростей тепло- и массопереноса, фазовые превращения. Показано существенное влияние константы равновесия гетерогенных реакций на условия испарения или роста зародышей конденсированной фазы. Получен аналитический критерий направления фазового превращения в реакционноспособной среде, подтвержденный численными расчетами.

Исследованы прессованные из порошка титана образцы, сгоревшие в атмосфере азота. Обнаружены каналы под поверхностью образцов, сгоревших в спиновом режиме. Проведена оценка размера спинового очага горения, и определено влияние давления азота в диапазоне 100÷1800 Торр на размер очага. Получены данные по степени азотирования металла и фазовому составу слоя, где проходил спиновый очаг, и других слоев образца в зависимости от их расстояния от поверхности.

Для прессованных образцов титана изучены критические условия горения по плотности образцов и концентрации кислорода в смеси О2 — Ar. Показано существование минимальной плотности образцов, при которой характер горения существенно меняется. Полнота сгорания монотонно убывает с ростом плотности. Рассматриваются возможные причины описанных явлений.

Порошки металлов и их оксидов могут гореть в фосфоре с образованием фосфидов, а образующиеся фосфиды — гореть в кислороде с получением оксидов металла и пентоксида фосфора. В первом приближении о возможности протекания реакции горения в фосфоре или кислороде можно судить по зависимости величины Δ_fH₂₉₈⁰ для оксидов и фосфидов от атомного номера элементов таблицы Д. И. Менделеева. С использованием значений энергии Гиббса реакции горения, плотности исходных и конечных продуктов горения, выделяемой теплоты горения, коэффициента Пиллинга и Бэдворса показано, что наиболее перспективными горючими следует считать фосфиды алюминия и магния.