РФФИ 18-01-00883 Горение и детонация в каналах и ограниченных объемахНИР

Combustion and detonation in channels and confined volumes

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# 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:

Прикрепленные к НИР результаты

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".