Детонация воздушно-метановых смесей в сверхзвуковом сносящем потоке

Приведены результаты аналитического описания и экспериментального исследования детонационных режимов горения воздушно-метановой смеси в сверхзвуковом сносящем потоке внутри цилиндрического канала. Рассмотрен широкий диапазон изменения массового соотношения компонентов и начальной температуры топливной смеси. Предложена математическая модель для прогнозирования скорости распространения фронта детонационной волны, подтвержденная оригинальными результатами экспериментов и эмпирическими данными других авторов. Показана возможность реализации пульсирующего режима детонационного сгорания воздушно-метановой смеси. Определены режимы вырождения детонации в турбулентное горение при повышенных начальных температурах топливной смеси. Полученные данные могут быть использованы при экспериментальных исследованиях детонационных процессов, создании и испытаниях перспективных энергосиловых установок, стендового и технологического оборудования.

Литература

[1] Фролов С.М., ред. Импульсные детонационные двигатели. Москва, Торус пресс, 2006. 592 с.

[2] Ульяницкий В.Ю., Ненашев М.В., Калашников В.В., Ибатуллин И.Д., Ганигин С.Ю., Якунин К.П., Рогожин П.В., Штерцер А.А. Опыт исследования и применения технологии нанесения детонационных покрытий. Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2010, т. 12, № 1(2), с. 569–575.

[3] Николаев Ю.А., Васильев А.А., Ульяницкий В.Ю. Газовая детонация и ее применение в технике и технологиях. Физика горения и взрыва, 2003, № 4, с. 22–54.

[4] Helfrich T.M., Schauer F., Bradley R., Hoke J. Ignition and Detonation-Initiation Characteristics of Hydrogen and Hydrocarbon Fuels in a PDE. 45thAIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 8–11 January 2007, Reno, NV, AIAA-2007-234.

[5] Zipf Jr.R.K., Gamezo V.N., Sapko M.J., Marchewka W.P., Mohamed K.M., Oran E.S., Kessler D.A., Weiss E.S., Addis J.D., Karnack F.A., Sellers D.D. Methane-Air Detonation Experiments at NIOSH Lake Lynn Laboratory. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2013, vol. 26, is. 2, pp. 281–396.

[6] Schultz E., Shepherd J. Validation of Detailed Reaction Mechanisms for Detonation Simulation. California Institute of Technology, Pasadena, CA. (Unpublished) URL: http://resolver.caltech.edu/CaltechGALCITFM:1999.005.

[7] Забайкин В.А., Наумов И.Е., Третьяков П.К. Изменение режимов течения и горения в канале при внешнем энергетическом воздействии. Инженерно-физический журнал, 2012, т. 85, № 6, с. 1227–1234.

[8] Александров В.Ю., Арефьев К.Ю., Ильченко М.А., Ананян М.В. Исследование эффективности рабочего процесса в малогабаритных генераторах высокоэнтальпийного воздушного потока. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, № 8, с. 75–86. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/798965.html, doi: 10.7463/0815.0798965 (дата обращения 01 сентября 2015).

[9] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 6. Гидродинамика. Москва, Физматлит, 2001. 736 с.

[10] Глаголев К.В., Морозов А.Н. Физическая термодинамика. Москва, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 272 с.

[11] Васильев А.А., Звегинцев В.И., Наливайченко Д.Г. Детонационные волны в сверхзвуковом потоке реагирующей смеси. Физика горения и взрыва, 2006, т. 42, № 5, с. 85–100.

[12] Баскаков А.А., Кузьмичев Д.Н., Марков Ф.Г., Карпушкин Е.А. Экспериментальные исследования характеристик детонационной волны, распространяющейся в сверхзвуковом потоке топливовоздушной смеси. Мат. 10-й Междунар. школы-семинара «Модели и методы аэродинамики», Москва, МЦНМО, 2010, с. 15–17.

[13] Нетлетон М. Детонация в газах. Москва, Мир, 1989. 280 с.

[14] Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. Москва, Мир, 1983. 312 с.

[15] Раушер К., Йанссен Ф., Минихольд Р. Основы спектрального анализа. Москва, Горячая линия-Телеком, 2006. 224 с.