Численное моделирование стационарных волн горения и детонации в смеси частиц магния с воздухом

Авторы

Гидаспов В. Ю.

e-mail: gidaspov@mai.ru

Аннотация

Приводятся результаты численных исследований воспламенения и детонации горючей смеси дисперсных частиц магния с воздухом. Разработана упрощенная физико-математическая модель процесса. Дисперсные частицы считаются двухкомпонентными и состоящими из магния и оксида магния, учитываются процессы плавления и испарения материала, а также поверхностная реакция образования оксида магния. Несущий газ является многокомпонентным, находящимся в состоянии термодинамического равновесия, при этом учитывается наличие в продуктах сгорания мелкодисперсных частиц магния, оксида магния и нитрида магния. Расчетным путем определены структура и минимальная скорость распространения стационарной детонационной волны и максимальная скорость потока при стационарном горении. Показано, что вычисленные в волнах параметры асимптотически стремятся к своим равновесным значениям. Разработанные физико-математическая модель и вычислительные алгоритмы могут быть использованы при создании методик моделирования горения и детонации металлогазовых смесей в многомерной постановке.

Ключевые слова

численное моделирование, металлизированные топлива, химические реакции, фазовые переходы, горение, детонации

Библиографический список

1. Похил П.Ф., Беляев А.Ф., Фролов Ю.В., Логачаев В.С., Коротков А.И. Горение порошкообразных металлов в активных средах — М.: «Наука», 1972. — 294 c.
2. Митрофанов В.В. Детонация гомогенных и гетерогенных систем.- Новосибирск: Изд-во Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 2003, 200 с.
3. Медведев А.Е., Федоров А.В., Фомин В.М. Описание горения смесей газа и твердых частиц методами механики сплошной среды//ФГВ, 1984, т. 20, №2, с. 3-9.
4. Гремячкин В.М., Истратов А.Г., Лейпунский О.И. Модель горения мелких капель металла // ФГВ. 1975. Т. 11. № 3. С. 366.
5. Дрегалин А.Ф., Зенуков И.А., Крюков В.Г., Наумов В.И. Математическое моделирование высокотемпературных процессов в энергоустановках/ Под ред. В.Е. Алемасова. Изд-во Казанского университета, 1985 , 263 с
6. Федоров А.В., Фомин В.М., Хмель Т.А. Гетерогенная детонация// В кн. Законы горения/Под ред. Ю.В.Полежаева. М.: Энергомаш, 2006, с. 276-302.
7. В.Ю.Гидаспов. Численное моделирование стационарных детонационных волн в смеси частиц алюминия с воздухом. Электронный журнал “Труды МАИ”, 2011, № 49 , 18 с.
8. У.Г.Пирумов. Математическое моделирование в проблемах охраны воздушного бассейна.- М.: Изд-во МАИ, 2001.-340 с. ил.
9. Волков В.А., Гидаспов В.Ю., Пирумов У.Г., Стрельцов В.Ю. Численное моделирование течений реагирующих газокапельных и газовых смесей в экспериментах по воспламенению метанола // ТВТ. 1998. Т. 36. № 3. С. 424-434.
10. В.Ю.Гидаспов, О.А.Москаленко, У.Г.Пирумов. Численное моделирование стационарных детонационных волн в газовых и газокапельных реагирующих смесях. Вестник МАИ, М ., Изд-во МАИ-ПРИНТ, Т. 16 № 2, 2009, c. 51-61.
11. В.В.Лунев. Течение реальных газов с большими скоростями. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 760 с.
12. А.А.Франк-Каменецкий. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М: Наука, 1967.
13. К.А.Авдеев, Ф.С.Фролов, А.А.Басевич, С.М.Фролов. Модифицированная модель воспламенения частицы магния//Химическая физика, 2008, т. 27, № 6, с. 47-53.
14. В.Н.Попов, А.В.Федоров, А.В.Шульгин. Численное моделирование воспламенения частицы магния в неоднородном тепловом поле//Математическое моделирование, 2007, т. 19, н. 6, стр. 109- 117.
15. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. Изд-во АН СССР, 1944.
16. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное издание в 4-х т.// Л.В. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. – М.: Наука, 1982.
17. А.В.Федоров, Д.А.Тропин. Математическая модель воспламенения магния в расширенном диапазоне параметров//Физика горения и взрыва, 2008, т. 44, № 5. стр. 64-71.

Скачать статью