ИСТИНА

В настоящее время детонационное горение рассматривается как альтернатива обычному горению на силовых установках гиперзвуковых летательных аппаратов. Использование детонационного горения относится к ряду инновационных технологий. В связи с этим представляют интерес исследования, в которых проводится сравнительный анализ термодинамической эффективности детонации и обычного горения. Однако однозначного ответа на этот вопрос до сих пор нет даже в условиях идеального процесса, то есть без потерь кинетической энергии тепла и потока в пограничных слоях на стенках камеры сгорания. Цель данного исследования – уточнить выводы об энергетической эффективности детонационного и обычного горения в ограниченной и прямоточной камере сгорания. Исследования проводятся на основе модели совершенного невязкого газа. В отличие от предшествующих работ (см., например, [1-4]) энергетическая эффективность детонационного горения в камере сгорания исследуется на основе точного решении задачи о распространении бесконечно тонкой детонации Чепмена-Жуге в трубе от торцевой стенки. Учитывается неоднородность параметров в волне разрежения, следующей за детонационным фронтом. В сверхзвуковом потоке сравнение детонационного и обычного горения проводится с учетом изменения тепловыделения при вынужденном торможении потока для того, чтобы обеспечить стационарный режим горения во втором случае. Кроме того, рассматриваются условия, моделирующие пересжатое или недосжатое истечение продуктов горения в окружающую среду. В отличие от [1] показано, что в камере сгорания эффективность детонации, определяемая по работе сил давления в процессе адиабатического расширения продуктов горения, может быть ниже, чем при обычном горении, в частности, в случае водородных смесей. В общем случае результат сравнения зависит от удельной теплоты сгорания смеси и соотношения показателей адиабаты исходной смеси и продуктов горения. Абсолютное преимущество детонации Чепмена-Жуге проявляется только при обязательном использовании кинетической энергии продуктов детонации. При минимальном торможении сверхзвукового потока, обеспечивающем стационарное горение стехиометрической смеси водорода с кислородом, детонация Чепмена-Жуге оказывается более эффективной, чем нормальное горение. 1. Я.Б. Зельдович // Журнал технической физики. 1940. Т 10, № 17. С. 1453–1461. 2. W. Yuhui, M. Fuhua, Y. Vigor // Journal of propulsion and power 2003. V. 9. № 4. C. 556-567. 3. E. Wintenberger, J.M. Austin, M. Cooper and et. Al. // Journal of propulsion and power. 2004. V. 20. № 4. C. 765–767. 4. K. Alhussan, M. Assad, O. Penazkov // Applied. Thermal Engineering. 2016. № 107. C. 339-344.