ТОМ 83, №6

РАЗВИТИЕ НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ Р. И. СОЛОУХИНА В ИНСТИТУТЕ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА
Описана история развития работ по физической газодинамике и высокотемпературной теплофизике в ИТМО им. А. В. Лыкова НАН Беларуси, инициированных выдающимся ученым, членом-корреспондентом АН СССР, академиком АН БССР, лауреатом Ленинской премии Ремом Ивановичем Солоухиным. Особое внимание уделено исследованиям по физико-химической кинетике в неравновесных условиях, горению, детонации, газодинамике взрывов и реагирующих систем, которые ведутся в Институте последние три десятилетия. Кратко описаны также работы Р. И. Солоухина в Сибирском отделении наук СССР в 1958-1976 гг., где были заложены основы этого научного направления.
Автор:  Жданок С. А., Пенязьков О. Г., Фомин Н. А.
Ключевые слова:  физическая газодинамика, кинетика неравновесных процессов, оптическая диагностика, горение, детонация, взрыв.
Стр:  1041

110 ЛЕТ ЭКСПЕРИМЕНТАМ НА УДАРНЫХ ТРУБАХ
Кратко описана история развития ударных труб в мире, СССР и Беларуси. Проиллюстрированы принцип работы ударной трубы и некоторые результаты исследований по высокотемпературной газодинамике, полученные на ударных трубах в последние годы. Отмечается роль Рема Ивановича Солоухина в этих работах как пионера экспериментов на ударных трубах в Энергетическом институте им. Г. М. Кржижановского (1953-1958 гг.), Сибирском отделении АН СССР (с 1959 г.) и Беларуси (с 1976 г.).
Автор:  Фомин Н. А.
Ключевые слова:  ударная труба, ударная волна, эксперимент, оптическая диагностика, газодинамические лазеры, плазма, высокотемпературная газодинамика, генерация наночастиц, детонация, лазерный спектрограф.
Стр:  1058

ПАНОРАМНАЯ ДИАГНОСТИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕМПЕРАТУР И ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Описаны принципы визуализации и измерения поверхностных температур и тепловых потоков методом жидкокристаллической термографии в аэрофизическом эксперименте. Рассмотрены свойства полимерно-жидкокристаллических термочувствительных покрытий и их применение в дозвуковых и гиперзвуковых установках для исследования структуры пристенного течения и аэродинамического нагрева.
Автор:  Г. М. Жаркова, В. Н. Коврижина
Ключевые слова:  жидкие кристаллы, холестерические жидкие кристаллы, полимерно-жидкокристаллические термочувствительные покрытия, жидкокристаллическая термография.
Стр:  1072

ВЗРЫВНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ЖИДКОКАПЕЛЬНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ И ИХ ЭВОЛЮЦИЯ
Проведено исследование образования высокодисперсного аэрозоля с использованием модели взрывного распылителя на основе гидродинамической ударной трубки с распылением через зазор (сопло). Показана роль кавитации в получении высокодисперсного жидкокапельного аэрозоля. Предложена математическая модель, описывающая процессы генезиса аэрозольного облака. Получены оценки времени распространения волны сжатия и времени истечения потока, построено распределение частиц аэрозоля по размерам, установлены закономерности изменения функции распределения частиц с учетом процессов коагуляции, испарения и осаждения. Описан комплекс неразрушающего измерения генезиса аэрозоля. Представлены результаты экспериментального исследования дисперсных параметров аэрозоля, а также процессов возникновения и распространения облака аэрозоля, образованного при взрывном распылении жидкостей.
Автор:  Б. И. Ворожцов, О. Б. Кудряшова, А. Н. Ишматов, И. Р. Ахмадеев, Г. В. Сакович
Ключевые слова:  аэрозоль, распыление, коагуляция, испарение, осаждение, кавитация, взрывчатое вещество.
Стр:  1084

КОМПРЕССИОННОЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СМЕСЕЙ В УДАРНЫХ ТРУБАХ
Проанализировано современное состояние проблемы несоответствия измеренных на ударных трубах и рассчитанных величин задержки воспламенения водородсодержащих систем. Показано, что в низкотемпературной области нерасчетное возникновение очагов реакции приводит к распространению пламени в смеси, нагретой отраженной ударной волной. Введен параметр времени сгорания смеси в дефлаграционном режиме и предложено его использование совместно с расчетной задержкой самовоспламенения для разграничения и классификации термогазодинамических явлений при компрессионном воспламенении водородсодержащих смесей в ударных трубах.
Автор:  С. П. Медведев, Б. Е. Гельфанд, С. В. Хомик, Г. Л. Агафонов
Ключевые слова:  водородсодержащая смесь, задержка самовоспламенения, режим горения.
Стр:  1104

ДИФРАКЦИЯ ВОЛН В ГОРЮЧИХ СМЕСЯХ
Представлены результаты исследований дифракции волн горения и детонации, включая нестационарные режимы перехода горения в детонацию. Обнаружено большое многообразие переходных режимов при дифракции. На основе дифракционных исследований предложен критерий возбуждения детонации и получены формулы для оценки критической энергии инициирования плоской, цилиндрической и сферической волн. Расчетные величины хорошо согласуются с экспериментальными.
Автор:  А. А. Васильев, В. А. Васильев
Ключевые слова:  горение, детонация, переход горения в детонацию, дифракция волн, критический диаметр дифракции, критерий дифракционного реинициирования.
Стр:  1111

ФОРМИРОВАНИЕ ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНЫ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ КОНДЕНСАЦИИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОЧАСТИЦ
Детально исследовано новое физическоe явлениe - формирование детонационной волны конденсации. Детонационная волна формировалась под действием энергии, выделяющейся при химической конденсации углеродных наночастиц за ударными волнами в смесях, первоначально содержащих 10-30% недокиси углерода С3О2 или ацетилена С2Н2в аргоне. В результате прохождения ударной волны происходил быстрый термический распад исходных молекул с последующим образованием конденсированного углерода, сопровождающимся существенным выделением энергии. Возникающий при этом рост температуры и давления в реагирующей смеси приводил к усилению ударной волны и переходу ее в детонационный режим. Определены основные кинетические характеристики реакций термического распада исследуемых веществ и последующей химической конденсации и их взаимосвязь с процессами тепловыделения, формирующими детонационную волну.
Автор:  А. В. Емельянов, А. В. Еремин, В. Е. Фортов
Стр:  1130

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕУСТОЙЧИВОСТЕЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ С КОНТАКТНЫМИ РАЗРЫВАМИ МЕЖДУ РАЗНОПЛОТНЫМИ ГАЗАМИ
Дан обзор работ, выполненных в области математического моделирования процесса перемешивания разноплотных газов на контактной границе между ними под действием проходящих и отраженных ударных волн, волн сжатия и разрежения. Для этой цели предлагается использовать математическую модель двухскоростных двухтемпературных газов, основанную на первых (basic) принципах. Дан ряд примеров по взаимодействию упомянутых волновых процессов с контактными границами в смесях гелий-ксенон и гелий-аргон, описаны возникающая неустойчивость Рихтмайера-Мешкова и особенности волновой динамики течения смеси. Проведенное сопоставление по зависимости ширины зоны перемешивания от времени и другим зависимостям показало удовлетворительность описания явления в рамках предложенного подхода.
Автор:  А. В. Федоров, В. М. Фомин, Г. А. Руев
Ключевые слова:  перемешивание разноплотных газов, лазерный термоядерный синтез, контактный разрыв, ударные волны, волны сжатия.
Стр:  1142

ДИАГНОСТИКА КОНВЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ ЖИДКОСТИ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ РЕФРАКТОГРАФИИ
Для экспериментального исследования конвективных микротечений применен новый метод невозмущающей дистанционной диагностики <197> лазерная рефрактография. Изложены теоретические основы метода и принципы построения измерительной системы. Проведена количественная диагностика динамики распределения температуры в пограничном слое у охлажденного или нагретого шара в воде при наличии свободной конвекции. Результаты эксперимента сравнивались с результатами компьютерного моделирования на основе программного пакета FLUENT. Продемонстрированы преимущества применения лазерной рефрактографии для диагностики существенно нестационарных процессов.
Автор:  И. Л. Расковская, Б. С. Ринкевичюс, А. В. Толкачев
Ключевые слова:  лазерная рефрактография, структурированное лазерное излучение, дифракционные оптические элементы, конвективные течения.
Стр:  1149

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЕРЕХОД ГОРЕНИЯ В ДЕТОНАЦИЮ
Представлены результаты экспериментальных исследований газовой детонации, выполненных в связи с проблемами создания пульсирующего детонационного двигателя в отделе Физической газодинамики Объединенного института высоких температур РАН (Department of Physical Gas-dynamics of JIHT RAS) за последние 10 лет. Рассмотрены влияние формы инжекторов на формирование детонации в потоке газов при раздельной подаче горючего и окислителя, влияние акустического воздействия на область воспламенения, сокращение преддетонационного расстояния в потоке детонационноспособной смеси, повышение эффективности инициирования детонации электрическим разрядом за счет собственного и наведенного внешнего магнитного поля.
Автор:  В. В. Голуб, Д. И. Бакланов, В. В. Володин, С. В. Головастов
Ключевые слова:  газовая детонация, детонационноспособная смесь, пульсирующий детонационный двигатель.
Стр:  1157

ВОЗБУЖДЕНИЕ И СРЫВ ДЕТОНАЦИИ В ГАЗАХ
Представлены результаты исследований по проблемам инициирования, распространения и стабилизации детонационных волн в неподвижных и движущихся горючих газовых смесях. Для описания течений использовались уравнения идеального совершенного газа и две модели детонационной волны: классическая бесконечно тонкая и модель, в которой за скачком уплотнения протекают химические реакции, описываемые одностадийной кинетикой для пропано- и метановоздушной горючих смесей. Исследования проводились как аналитическими, так и численными методами, основанными на схеме С. К. Годунова, на неподвижной и подвижной расчетной сетках с явным выделением головной ударной волны и поверхностей, разделяющих газы с различными свойствами.
Автор:  Левин В. А., Мануйлович И. С., Марков В. В.
Ключевые слова:  детонация, горение, инициирование, оптимизация, стабилизация, канал, структура волны детонации, численное моделирование.
Стр:  1174

ТЕРМИЧЕСКИ ТОНКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ДИФФУЗИОННЫХ ПЛАМЕН
Рассматривается термически тонкая слоевая система "жидкое топливо на металлической подложке". Типичными параметрами такой системы являются толщина слоя топлива и подложки: 3-12 и 10-100 мкм соответственно. В качестве топлива использовались углеводороды. В указанной системе выявлен ряд стационарных и нестационарных режимов горения с кондуктивным и конвективным механизмами передачи химической реакции, неодномерными волнами горения с необычной структурой и "избытком энергии".
Автор:  Бабкин В. С., Коржавин А. А.
Ключевые слова:  пламя, горение, термически тонкая система, избыток энергии.
Стр:  1202

DEFLAGRATION-TO-DETONATION TRANSITION IN GASES IN TUBES WITH CAVITIES
The existence of a supersonic second combustion mode — detonation — discovered by Mallard and Le Chatelier and by Berthélot and Vieille in 1881 posed the question of mechanisms for transition from one mode to the other. In the period 1959–1969, experiments by Salamandra, Soloukhin, Oppenheim, and their coworkers provided insights into this complex phenomenon. Since then, among all the phenomena related to combustion processes, deflagration-to-detonation transition is, undoubtedly, the most intriguing one. Deflagration-to-detonation transition (DDT) in gases is connected with gas and vapor explosion safety issues. Knowing mechanisms of detonation onset control is of major importance for creating effective mitigation measures addressing two major goals: to prevent DDT in the case of mixture ignition, or to arrest the detonation wave in the case where it has been initiated. A new impetus to the increase in interest in deflagration-to-detonation transition processes was given by the recent development of pulse detonation devices. The probable application of these principles to creation of a new generation of engines put the problem of effectiveness of pulse detonating devices at the top of current research needs. The effectiveness of the pulse detonation cycle turned out to be the key factor characterizing the Pulse Detonation Engine (PDE), whose operation modes were shown to be closely related to periodical onset and degeneration of a detonation wave. Those unsteady-state regimes should be self-sustained to guarantee a reliable operation of devices using the detonation mode of burning fuels as a constitutive part of their working cycle. Thus deflagration-to-detonation transition processes are of major importance for the issue. Minimizing the predetonation length and ensuring stability of the onset of detonation enable one to increase the effectiveness of a PDE. The DDT turned out to be the key factor characterizing the PDE operating cycle. Thus, the problem of DDT control in gaseous fuel–air mixtures became very acute. This paper contains results of theoretical and experimental investigations of DDT processes in combustible gaseous mixtures. In particular, the paper investigates the effect of cavities incorporated in detonation tubes at the onset of detonation in gases. Extensive numerical modeling and simulations allowed studying the features of deflagration-to-detonation transition in gases in tubes incorporating cavities of a wider cross section. The presence of cavities substantially affects the combustion modes being established in the device and their dependence on the governing parameters of the problem. The influence of geometrical characteristics of the confinement and flow turbulization on the onset of detonation and the influence of temperature and fuel concentration in the unburned mixture are discussed. It was demonstrated both experimentally and theoretically that the presence of cavities of wider cross section in the ignition part of the tube promotes DDT and shortens the predetonation length. At the same time, cavities incorporated along the whole length or in the far-end section inhibit detonation and bring about the onset of low-velocity galloping detonation or galloping combustion modes. The presence of cavities in the ignition section turns an increase in the initial mixture temperature into a DDT-promoting factor instead of a DDT-inhibiting factor.
Автор:  Smirnov N. N. , Nikitin V. F. , Phylippov Yu. G.
Ключевые слова:  deflagration, detonation, shock waves, combustion, flame, transition, onset
Стр:  1212