ИСТИНА

Используя детальный кинетический механизм химического взаимодействия [1], численно исследовано влияние добавок аргона Ar и озона O3 в стехиометрическую водородно-воздушную смесь на параметры волны детонации с целью снижения скорости распространения волны и температуры продуктов горения без существенного увеличения детонационной ячейки, являющейся фундаментальной характеристикой детонационной способности смеси. Изучено распространение сформированной ячеистой детонационной волны, инициируемой в начальный момент времени сверхкритическим (достаточным для прямого инициирования) энергоподводом, в покоящейся при нормальных условиях газовой смеси в плоском канале постоянной ширины. Численное моделирование показало, что добавление O3 в водородно-воздушную смесь приводит к существенному уменьшению размера детонационной ячейки (рис. 1а, б) при незначительном увеличении скорости волны и температуры продуктов горения, что полностью согласуется с результатами экспериментов, представленными в [2]. Однако с целью использования детонации в различных энергетических установках и решения сложной проблемы охлаждения стенок детонационной камеры желательно снизить температуру продуктов горения. Хорошо известно, что простым способом понижения температуры за волной является внесение в горючую смесь Ar, приводящее при этом к существенному росту детонационной ячейки. Проведенные расчеты показали, что мольные доли добавок Ar и O3 можно подобрать так, что размер ячейки волны детонации в полученной смеси будет близок к среднему размеру ячейки в чистой водородно-воздушной смеси или меньше его (рис. 1в, г), при этом скорость волны и температура продуктов детонации будут существенно снижены. Обнаружено, что детонационная волна в смеси, полученной после внесения добавок, отличается от волны в чистой водородно-воздушной смеси регулярной ячеистой структурой. Кроме того, установлено, что внесение Ar и O3 в подобранных концентрациях (рис. 1в, г) не снижает устойчивость детонационной волны к возмущениям, вызванным расположенными в канале препятствиями. Работа выполнена в НИИ механики МГУ при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение № 075-15-2020-806 от 29.09.2020).