![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Цель проекта - получены новых фундаментальных знаний о многомерной детонации, которые будут полезными при разработке камер сгорания эффективных энергоустановок, малогабаритных сопловых устройств, а также способов предотвращения и подавления взрывов горючих смесей газов. Пространственные течения реагирующих газовых смесей в центре внимания специалистов всего мира в связи с новыми возможностями экспериментального и теоретического исследования быстропротекающих процессов, в частности, с использованием суперкомпьютеров. Проводимые исследования позволяют получить новые данные и расширить представления о реальной природе и свойствах течений с волнами химических превращений, а также предложить методы управления процессами применительно к проблемам экологии, взрывобезопасности и разработки перспективных энергоустановок.
Spatial flows of reacting gas mixtures are at the center of attention of specialists around the world in connection with new possibilities of experimental and theoretical research of fast processes, in particular, using supercomputers. The research allows to obtain new data and to expand the understanding of the real nature and properties of the currents with the waves of chemical transformations, as well as to offer methods of managing the processes in relation to the problems of ecology, explosion safety and the development of perspective power plants. The project investigates the spatial flows of reacting gas mixtures with detonation waves that form in channels of complex shape simulating experimental installations and combustion chambers for high-speed combustion of gaseous fuels in promising jet engines and power installations for various purposes, and also considers new mechanisms for the destruction and restoration of detonation combustion in gas mixtures. The study is carried out by the method of computational experiment on original software complexes intended for the calculation of multidimensional flows of inert and reactive gas mixtures on personal computers and multiprocessor petaflop computing systems such as Lomonosov. In numerical algorithms based on the SK scheme. Godunov equations are realized for ideal and viscous gases, as well as single-stage and multistage kinetics of chemical reactions of hydrogen and hydrocarbon combustible mixtures. Two-dimensional and three-dimensional original productions consider a number of fundamental problems: - initiation, propagation, detonation and restoration of detonation burning of resting in the channels of gas mixtures; - initiation and propagation of galloping layered 2D and 3D detonation in cylindrical channels; - formation and stability of spin detonation in channels of different cross sections; - formation and stability of spin detonation in channels of different cross sections; - initiation, stabilization and stability of rotating detonation; - flows of inert and combustible mixtures in the output device of a jet engine with an annular nozzle and a cavity cavity; - flame propagation in methane-air mixtures with hydrocarbon additives as one of aviation fuel alternatives to kerosene (cryogenic methane, obtained from natural gas); - process of ignition, burning conditions and ignition limits of both pure methane-air mixtures and mixtures with additives of hydrogen, acetylene and butane as promoters. At the disposal of the authors there is a unique experimental stand of the Institute of Mechanics of Moscow State University, personal computers and the supercomputer of the Moscow State University "Lomonosov".
Планируемые в проекте работы являются оригинальными, не имеют аналогов в России и за рубежом. Они находятся на переднем фронте исследований, связанных с фундаментальными проблемами теории горения и детонации, а также с прикладными вопросами управления и повышения эффективности сжигания топлив в энергоустановках широкого спектра назначения. Впервые будет исследован в двумерных и трехмерных постановках широкий круг вопросов, связанных с инициированием и стабилизацией детонационного горения в каналах и ограниченных объемах, а также с эффективным использованием энергии продуктов сгорания в сопловом устройстве оригинальной конструкции: - инициирование и распространение детонационных волн в загроможденных каналах различной формы, заполненных покоящейся горючей газовой смесью. Изучение влияния расположенных в канале препятствий и формы канала на распространение волны. Определение условий инициирования и гашения детонационного горения, выявление механизмов, предотвращающих восстановление волн детонации; - инициирование и распространение галопирующей слоистой 2D и 3D детонации в цилиндрических каналах. Определение условий ее формирования в зависимости от формы поперечного сечения на входе в канал сверхзвукового потока, размера и формы инициирующего детонацию препятствия, а также параметров потока слоя горючей смеси (ее состава, формы и рамера); - формирование и устойчивость спиновой детонации в каналах различного поперечного сечения. Определение условий реализации спина и его устойчивости при изменениях размера и формы поперечного сечения канала в однородной и неоднородной горючей смеси с различной концентрацией горючего; - инициирование, стабилизация и устойчивость вращающейся детонации. Данные о величине критической энергии прямого инициирования, о параметрах потока горючей смеси, при которых в зазоре между коаксиальными цилиндрами реализуется самоподдерживающийся процесс, устойчивый к изменениям параметров торможения. - течения в выходном устройстве реактивного двигателя с кольцевым соплом и резонаторной полостью. Данные расчетно- экспериментальных исследований тяги и спектральных характеристик сигналов пульсаций давления газа на тяговой стенке дефлектора кольцевого сопла в нестационарных квазипериодических режимах течения при его продувках высокотемпературными продуктами сгорания стехиометрических ацетилено-воздушных смесей, холодным воздухом и высокотемпературными продуктами сгорания стехиометрических водородно-воздушных смесей; - распространение пламени в метановоздушных смесях с углеводородными добавками в качестве одного из альтернативных керосину авиационных топлив (криогенный метан, получаемый из природного газа). Данные экспериментального исследования критических условий распространения пламени в бинарных и трехкомпонентных смесях горючих газов в воздухе, а также результаты анализа значений концентрационных пределов распространения пламени в указанных смесях по правилу А. Ле Шателье с различными наборами определяющих констант. Рассчитанные зависимости времени задержки воспламенения (времени индукции) метанововоздушных смесей от определяющих параметров в широком диапазоне температур, давлений и начального состава смесей. Расчетные данные о характер процесса воспламенения метановоздушных смесей и смесей с добавками промотора вблизи нижнего и верхнего порога воспламенения. В результате выполнения проекта будут получены новые фундаментальные знания о многомерной детонации, которые могут быть использованы при разработке камер сгорания эффективных энергоустановок, малогабаритных сопловых устройств, а также способов предотвращения и подавления.
Авторский коллектив имеет большой опыт исследований по проблемам горения и детонации с использованием как аналитических, так и численных методов. Более 40 лет сотрудниками НИИ механики МГУ и Математического института им. В.А. Стеклова проводились совместные пионерские исследования и были получены уникальные результаты мирового уровня. В связи с потребностями практики особый упор в последние годы был сделан на изучение процессов формирования и стабилизации высокоскоростного горения применительно к камерам сгорания перспективных энергетических установок. Разработаны вычислительные программы различной степени сложности, позволившие реализовать постановки задач об инициировании горения и детонации в одномерном и многомерном подходах. Среди них - оригинальный программный комплекс с графическим интерфейсом для расчетов одномерных, двумерных и трехмерных течений инертных и реагирующих газовых смесей в каналах, трубах и камерах сгорания сложной геометрии.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | РФФИ 18-01-00883 Горение и детонация в каналах и ограниченных объемах. Этап 1. |
Результаты этапа: 1. Исследована проблема инициирования детонации в сверхзвуковом потоке стехиометрической смеси пропан-воздух в изогнутом канале постоянной ширины в плоском двумерном и в трехмерном случаях. Получены условия, при которых формируются течения с волной детонации. 2. Сформулирована и исследована задача о трехмерном нестационарном течении с детонационной волной, вращающейся в кольцевом зазоре осесимметричного устройства между двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными его оси симметрии. Предполагается, что однородная горючая смесь пропана с воздухом, покоящаяся в резервуаре с заданными параметрами торможения, поступает в кольцевой зазор через свою внешнюю цилиндрическую поверхность в направлении оси симметрии. Получены и проанализированы нестационарные ударно-волновые структуры, возникающие в процессе формирования стационарной вращающейся детонации. Исследована зависимость параметров вращающейся детонации от параметров торможения. 3. Проведена адаптация технологии НИИ механики МГУ HIGHTEMP для расчета пространственных реагирующих течений с учетом эффектов переноса и турбулентности применительно к исследованию процессов в модельной прямоточной камере сгорания. Построена трехмерная расчетная область и проведены тестовые расчеты в двумерной постановке по проблеме инициирования и стабилизации сверхзвукового горения керосино-воздушной смеси водородным пламенем, которые выявили характерные особенности структуры течения, в том числе с образованием волны детонации, в зависимости от параметров сверхзвукового потока воздуха, интенсивности инжекции водорода, его температуры, места расположения и размера области инжекции. 4. Проведена модернизация разработанного ранее оригинального программного комплекса для численного моделирования течений реагирующего газа с использованием современного детального кинетического механизма химического взаимодействия в смеси водорода с окислителем. Рассмотрено распространение детонационной волны в покоящейся стехиометрической водородно-воздушной смеси в плоском канале с поперечным препятствием, а также изучено инициирование и распространение детонации в стехиометрической водородно-воздушной смеси, поступающей со сверхзвуковой скоростью в плоский симметричный канал с сужением (пережатием). Установлена возможность инициирования стабилизированной детонации с помощью поперечного препятствия (барьера), исследовано влияние на процесс положения препятствия, его высоты и времени и изучена структура стабилизированной волны. В связи с проблемой управления детонацией изучена детонация покоящейся смеси, в которой часть молекулярного водорода и молекулярного кислорода замещалась соответствующими атомарными газами и установлено, что указанная замена приводит к уменьшению поперечного размера детонационной ячейки и увеличению скорости волны. Кроме того обнаружено, что скорость распространения детонации можно существенно уменьшить добавлением в горючую смесь мелких инертных частиц. Используя это, можно стабилизировать волну и влиять на ее положение в сверхзвуковом потоке в канале с сужением. 5. Проведено расчетно-экспериментальное исследование пульсаций силы тяги и давления газа на поверхности тяговой стенки в кольцевом и линейном двух щелевом соплах на импульсной аэродинамической установке НИИ механики МГУ с использованием продуктов сгорания ацетилено-воздушной смеси в качестве рабочего газа. Расчеты выполнены на основе уравнений Навье-Стокса для многокомпонентной реагирующей газовой среды в рамках химически неравновесной термохимической модели. Получены зависимости частоты и амплитуды колебаний давления в центре тяговой стенки и силы тяги от давления газа на входе и выходе сопла, от размера его критического сечения и формы дефлектора. 6. Проведено исследование пределов воспламенения и различных характеристик горения метановоздушных смесей с добавками водорода, ацетилена и бутана и показано, что присутствие в составе сжиженного природного газа указанных углеводородных добавок позволяет организовать его эффективное сжигание в камерах сгорания авиационных и ракетных двигателей. В широком диапазоне начальных параметров горючей смеси метан-кислород-азот рассчитаны времена задержки воспламенения (времени индукции), удовлетворительно согласующиеся с опубликованными экспериментальными данными. | ||
2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | РФФИ 18-01-00883 Горение и детонация в каналах и ограниченных объемах. Этап 2. |
Результаты этапа: 1. Проведено численное исследование формирования спиновой детонации стехиометрической пропано-воздушной смеси в цилиндрическом канале эллиптического поперечного сечения. Расчеты проводились с помощью оригинального авторского программного комплекса на суперкомпьютере МГУ «Ломоносов». Рассматривались каналы с большой осью, равной диаметру круглого канала, в котором спонтанно формируется спин. Установлено, что существует такая критическая величина малой оси эллипса, что при меньших величинах спин не реализуется. Численно исследована устойчивость спиновой детонации: а) в круглом канале с коническим расширением или сужением, б) при плавном переходе из канала круглого сечения в канал эллиптического сечения, в) в канале с изгибом в форме тора. В случае а) получено, что начиная с маленькой длины переходного конуса, рассмотренной ранее, спин сохраняется, если диаметр основания конуса на выходе не превосходит максимального и минимального значения, полученных при минимальной длине конуса. В случае б) спин исчезает независимо от длины конуса и размеров осей эллипса в поперечном сечении. В случае в) спин не сохранялся для всех рассмотренных радиусов тора при углах изгиба, больших определенного малого критического значения. 2. Выполнена адаптация технологии НИИ механики МГУ HIGHTEMP для расчета пространственных реагирующих течений численным методом второго порядка с учетом эффектов переноса и турбулентности применительно к исследованию камер сгорания, в которых реализуется вращающаяся волна детонации. В двумерной постановке проведено численное исследование процессов инициирования и формирования вращающейся детонации пропано-воздушной смеси в узком зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами, в который смесь поступает из резервуара с заданными параметрами торможения через торцевое кольцо в направлении оси цилиндров. Разработана двумерная модель взрывного инициирования детонации с заданным направлением вращения. Для фиксированной геометрии объекта проведены сравнительные расчеты для определения влияния вязкости, теплопроводности и турбулентности на инициирование и формирование вращающейся детонации, а также на ее устойчивость при изменении параметров торможения. Анализ динамики течения позволил сделать заключение, что при рассмотренных определяющих параметрах и на расчетных временах нет существенной разницы в развитии процесса с учетом и без учета эффектов переноса. 3. В рамках современного детального кинетического механизма химического взаимодействия численно исследовано детонационное горение покоящейся стехиометрической водородно-воздушной смеси в плоских каналах с препятствиями. Расчеты проводились на суперкомпьютере МГУ «Ломоносов» с использованием разработанного авторами программного комплекса. Исследовано взаимодействие распространяющейся в плоском канале ячеистой детонационной волны с одиночным поперечным барьером или областью барьеров, расположенной на одной из стенок канала. Область барьеров моделирует пористую вставку на внутренней поверхности канала, которая может способствовать ослаблению и гашению детонации. Как показали расчеты, результат взаимодействия волны с множественными препятствиями зависит от протяженности области, высоты барьеров и расстояния между ними. В частности, установлено, что существует критическая высота барьеров (или одиночного барьера), при превышении которой детонация гасится. В результате численного моделирования получено, что в случае предварительного разложения части молекулярного водорода и молекулярного кислорода в горючей смеси на атомарные газы критическая высота как одиночного препятствия, так и области барьеров существенно больше, чем в случае обычной смеси. Это указывает на возможность использования предварительной диссоциации части горючего и окислителя для предотвращения разрушения волны детонации в рассмотренных условиях. 4. Проведено теоретико-экспериментальное исследование пульсаций важнейшего с точки зрения практического использования сопел интегрального параметра - величины силы тяги, развиваемой кольцевыми и линейными двух щелевыми соплами с внутренним дефлектором, Впервые получены данные о частотных зависимостях и амплитуде колебаний величины силы тяги кольцевых и линейных двойных щелевых сопел в зависимости от их геометрии и условий на входе (выходе). Эксперименты проводились на импульсной аэродинамической установке НИИ механики МГУ. В качестве рабочего газа использовались продукты сгорания ацетилено-воздушной смеси, давление измерялось высокочастотными пьезоэлектрическими и тензометрическими датчиками, а сила тяги - тензометрическим датчиком силы. Сигналы записывались цифровыми осциллографами. Теоретическое исследование проводилось численно на программах НИИ механики МГУ HIGHTEMP с учетом эффектов переноса в рамках 10 компонентной газофазной модели горения стехиометрической смеси ацетилена с воздухом. Комплексное теоретико-экспериментальное исследование ряда кольцевых и линейного двух щелевого сопла позволило выявить параметры внутренней полузамкнутой полости сопла - сферического (цилиндрического) сегмента, определяющие спектры пульсаций силы тяги и давления газа в центре тяговой стенки соплового дефлектора (диаметр основания сферического (цилиндрического) сегмента, высота и радиус, критического сечения сопла). Параметрические расчеты позволили определить диапазон максимальных изменений давления газа в центре тяговой стенки и его зависимость от давления торможения и давления в пространстве истечения. Согласно расчетам, диапазон максимальных изменений силы тяги в пульсациях для кольцевых сопел не превышал 10 % от величины ее среднего значения и 18 % для линейных двух щелевых сопел, а средние значения силы тяги для линейного двух щелевого сопла (2.6 кН) и эквивалентного кольцевого сопла (2.55 кН) совпадают с точностью 2 %. 5. Выполнен расчет времени индукции для смесей метана со стандартным воздухом с добавками ацетилена в качестве промоутера. Использовалась система кинетических уравнений для многокомпонентного реагирующего газа, предложенная и применявшаяся ранее в НИИ механики МГУ, дополненная частью для вычисления времени индукции. Установлено, что добавка ацетилена к метану заметно ускоряет воспламенение метана в области высокотемпературного окисления, определена температура, ограничивающая область быстрого окисления метана. | ||
3 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | РФФИ 18-01-00883 Горение и детонация в каналах и ограниченных объемах. Этап 3. |
Результаты этапа: Проведена модернизация оригинального программного комплекса, основанного на уравнениях Эйлера и предназначенного для выполнения расчетов многомерных нестационарных реагирующих течений пропановоздушной смеси. В численных экспериментах в двумерной и трехмерной постановках задач впервые обнаружен и исследован не известный ранее галопирующий режим распространения детонации в сверхзвуковом слоистом неоднородном потоке горючей смеси. Исследована проблема инициирования детонации в сверхзвуковом потоке в изогнутом канале постоянной ширины в плоском двумерном и в трехмерном случаях. Исследована зависимость течения от геометрии канала и скорости поступающей в него смеси. Получены условия, при которых формируется течение с волной детонации. Сформулированы и исследованы две задачи о трехмерном нестационарном течении с детонационными волнами в пропановоздушной смеси, вращающимися в кольцевом зазоре осесимметричного устройства между двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными его оси симметрии при подаче смеси в направлении оси и в цилиндрическом зазоре между коаксиальными цилиндрами при подаче смеси вдоль оси цилиндров. Реализована модель подачи смеси и модель инициирования одной и нескольких волн детонации заданного направления вращения. Получены и исследованы нестационарные ударно-волновые структуры, возникающие в процессе формирования течения с одной и несколькими вращающимися волнами детонации. Исследована зависимость параметров вращающейся детонации от параметров торможения. Проведено численное исследование формирования спиновой детонации стехиометрической пропановоздушной смеси в цилиндрическом канале эллиптического поперечного сечения. Рассматривались каналы с большой осью, равной диаметру круглого канала, в котором спонтанно формируется спин. Установлено, что существует такая критическая величина малой оси эллипса, что при меньших величинах спин не реализуется. Численно исследована устойчивость спиновой детонации: а) в круглом канале с коническим расширением или сужением, б) при плавном переходе из канала круглого сечения в канал эллиптического сечения, в) в канале с изгибом в форме тора. В случае а) получено, что начиная с маленькой длины переходного конуса, рассмотренной ранее, спин сохраняется, если диаметр основания конуса на выходе не превосходит максимального и минимального значения, полученных при минимальной длине конуса. В случае б) спин исчезает независимо от длины конуса и размеров осей эллипса в поперечном сечении. В случае в) спин не сохранялся для всех рассмотренных радиусов тора при углах изгиба, больших определенного малого критического значения. В рамках современного детального кинетического механизма химического взаимодействия численно исследовано инициирование, распространение, срыв и восстановление детонации стехиометрической водородно-воздушной смеси в плоских каналах с препятствиями. Изучено инициирование и распространение волны детонации в смеси, поступающей со сверхзвуковой скоростью в плоский симметричный канал с сужением (пережатием). Установлено, что в канале, геометрические параметры которого обеспечивают стабилизацию инициируемой энергоподводом детонационной волны, возможно инициирование детонации с помощью поперечного препятствия (барьера) и формирование в канале течения со стабилизированной волной. Исследовано влияние положения препятствия, его высоты и времени существования на инициирование и стабилизацию детонации в потоке. Изучена структура стабилизированной волны. Рассмотрено распространение детонации в покоящейся смеси в плоском канале с поперечными препятствиями с целью изучения условий гашения детонационного горения и выявления механизмов сохранения детонации. Исследовано взаимодействие ячеистой детонационной волны с одиночным барьером и с областью барьеров, расположенной на одной из стенок канала. Подобная область может рассматриваться как простая модель вставки с пористым покрытием на внутренней поверхности канала (например, покрытой стальной ватой). Установлено, что результат взаимодействия волны с множественными препятствиями зависит от протяженности области, высоты барьеров и расстояния между соседними барьерами. Так, обнаружено, что подбором протяженности области препятствий и частоты расстановки барьеров (без изменения их высоты) можно полностью погасить детонацию. Кроме того, получено, что существует критическая высота барьеров (или одиночного барьера), при превышении которой детонация гаснет. Исследование влияния на детонацию предварительного частичного разложения молекулярного водорода и кислорода на атомарные газы показало, что диссоциация части горючего и окислителя является механизмом, препятствующим гашению детонации в каналах с барьерами. С использованием оригинальной технологии НИИ механики МГУ HIGHTEMP для расчета пространственных реагирующих течений с учетом эффектов переноса и турбулентности проведены расчеты в двумерной постановке по проблеме инициирования и стабилизации сверхзвукового горения керосино-воздушной смеси водородным пламенем в модельной прямоточной камере сгорания. Установлены характерные особенности структуры течения, в том числе с образованием волны детонации, в зависимости от параметров сверхзвукового потока воздуха, интенсивности инжекции водорода, его температуры, места расположения и размера области инжекции. Выполнена адаптация технологии НИИ механики МГУ HIGHTEMP для расчета камер сгорания с вращающейся детонацией. В двумерной постановке исследованы процессы инициирования и формирования вращающейся детонации пропановоздушной смеси в узком зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами, в который смесь поступает из резервуара с заданными параметрами торможения через торцевое кольцо в направлении оси цилиндров. Разработана двумерная модель взрывного инициирования детонации с заданным направлением вращения. Для фиксированной геометрии объекта проведены сравнительные расчеты для определения влияния вязкости, теплопроводности и турбулентности на инициирование и формирование вращающейся детонации, а также на ее устойчивость при изменении параметров торможения. Анализ динамики течения позволил сделать заключение, что при рассмотренных определяющих параметрах нет существенной разницы в развитии процесса с учетом и без учета эффектов переноса. Выполнены комплексные теоретико-экспериментальные исследования тяговых характеристик ряда кольцевых и линейных двух щелевых сопел с внутренним дефлектором, функционирующих в пульсирующем режиме течения. Расчеты проводились на основе уравнений Навье-Стокса в условиях ламинарного режима течения газа. Эксперименты проводились в импульсной аэродинамической установке НИИ механики МГУ. В качестве рабочего газа использовались продукты сгорания ацетилено-воздушной смеси. Установлены параметры внутреннего дефлектора сопла в виде сферического (цилиндрического) сегмента, определяющие спектры пульсаций силы тяги и давления газа в центре тяговой стенки. Определены диапазоны максимальных изменений давления газа в центре тяговой стенки и изменений силы тяги в пульсациях. Установлено также, что средние значения силы тяги для линейного двух щелевого сопла и эквивалентного по расходу газа и форме дефлектора кольцевого сопла практически совпадают. Проведены расчеты турбулентного течения в кольцевом сопле с внутренним дефлектором с использованием трех параметрической Lag Model турбулентного переноса. В качестве рабочего газа рассмотрен воздух. В расчетах варьировались условия на выходе из кольцевого сопла и на тяговой стенке. В отличие от ранее проведенного аналогичного исследования для ламинарной модели течения во всех вариантах настоящих расчетов стартовые возмущения затухали, и в полости внутреннего дефлектора соплового устройства в течение 2 мс устанавливался «стационарный» турбулентный режим с высокими значениями параметров турбулентного переноса. В связи с эпидемией COVID-2019 эксперименты с кольцевыми соплами на время карантина были приостановлены. На удаленном режиме были спроектированы конструкции моделей кольцевых сопел с внутренним дефлектором и меньшим условным диаметром выхлопа (ДУ=20 и 38.8 мм) в сравнении с базовой по геометрическим размерам моделью (ДУ=66.4 мм). Конструкции новых моделей позволяют измерять тягу сопла, давление в центре тяговой стенки и на входе сопла высокочастотными датчиками. Для оценки степени совершенства представленных конструкций с точки зрения измерений силы тяги впервые введен универсальный безразмерный параметр – показатель качества конструкции (ПКК) – отношение веса подвижных деталей в конструкции системы измерений силы тяги к собственному весу применяемого для измерений тензометрического датчика силы. Предложенные конструкции сопел обеспечат возможность измерения тяги в импульсно-периодическом режиме работы сопел на более высоких частотах, чем в базовой модели кольцевого сопла. Проведено экспериментальное исследование нижних концентрационных пределов распространения (НКПР) пламени в метановоздушных смесях с добавками водорода, ацетилена и бутана. Показано, что смесь метана с ацетиленом моделирует по равновесным продуктам сгорания авиационный керосин, а исследованные углеводородные добавки к метану, моделирующему перспективный для авиации в качестве экологичного топлива криогенный сжиженный природный газ - СПГ, позволяют заметно интенсифицировать процесс горения. Использование (либо присутствие в составе природного газа) углеводородных добавок позволяет организовать эффективное сжигание криогенного СПГ в камерах сгорания авиационных и ракетных двигателях в границах горючих составов, определяемых правилом А. Ле Шателье. В широком диапазоне начальных параметров горючей смеси метан-кислород-азот рассчитаны времена задержки воспламенения, удовлетворительно согласующиеся с имеющимися экспериментальными данными, и определены интервалы температур режима быстрого окисления метана с механизмом цепного разветвления активных радикалов для различных составов горючих смесей. Рассмотрены три признака воспламенения метанокислородной смеси, разбавленной азотом: по уменьшению концентрации метана в смеси, по максимуму концентрации радикала ОН и по максимуму концентрации радикала СН3. Установлено, что вычисленные по ним времена индукции воспламенения близки по величине. Для трех составов горючей смеси по трем признакам воспламенения вычислены времена индукции в метанокислородных смесях, разбавленных азотом, в диапазоне температур (700-2500) К. Проведено расчетно-экспериментальное исследование воспламенения смесей метан-ацетилен-воздух вблизи НКПР пламени. Показано, что в ряде метано-ацетиленовых смесей в воздухе добавка ацетилена заметно ускоряет распад метана. Разработана методика определения в численных экспериментах минимальных температур воспламенения смесей метан-ацетилен-воздух. Для полученных в эксперименте значений концентраций смесей метана с ацетиленом в воздухе (на границе области НКПР) впервые получены расчетные значения минимальной температуры воспламенения указанных составов – минимальной температуры высокотемпературного (быстрого) окисления метана. Расчетные значения минимальной температуры воспламенения и разработанная расчетная методика представляют интерес с точки зрения определения и обеспечения условий взрывобезопасности метано-ацетиленовых смесей в воздухе при соприкосновении – взаимодействии с нагретыми телами – источниками тепла. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".