Эффекты неидеальности при зарождении и распространении взрыва тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

российская академия наук

ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОМ ФИЗИКИ им. и.Н. Семенова

^ на правах рукописи

УДК 534.222.2

ФРОЛОВ Сергей Михаилович ЭФФЕКТЫ НЕИДЕАЛЫ10СТН ПРИ ЗАРОЖДЕНИИ И РАСПРОСТРАНЕНИИ ВЗРЫВА

101.04.17 - химическая физика, в том числе физика горения и взрыва*

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в Институте химической физики РАН.

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор U.M. Кузнецов, Доктор физико-математических наук, профессор В.О. Митрофанов, Доктор физико-математических наук H.H. Смирнов.

Ведущая организация - Институт проблем механики РАН. Зашита диссертации состоится

Ж .. 1992 г.

в. X а ."TT часов на заседании специализированного совета Д.002.26.01 Института химической физики РАН (117977, ГСП-1, Москва В-334, ул. Косыгина ,4).

С диссертацией ыожно ознакомиться в библиотеке ИХФ РАН.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета кандидат химических наук

H.H. корчак

____ - ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-- —Актуальность проблемы. Теоретические представления в физике взрыва базируются, в основном, на идеализированных схемах процесса взрывного превращения. При изучении инициирования и распространения детонации а (гааах среда считается однородной и изотропной, а влияние на распространение взрывной волны таких факторов как трение и теплообмен га^а со стенками канала и препятствиями, боковое истечение газа через отверстия в стенке, вдув дополнительной массы в ударно сжатый газ за счет абляции стенок или испарения жидкой фазы и др. , как правило, не учитываются.

Реальные взрывные процессы зарождаются и распространяются в условиях, осложненных пространственными неоднородносгяш температуры и состава реагирующей смзси, при наличии ограничивающих поверхностей (проницаемых и непроницаемых, . движущихся и неподвижшх), запыленности и загромозденности пространства. В технических устройствах сжигания многие из указанных факторов необходимо сопутствуют рабочему процессу. Изучение влияния перечисленных факторов ( "неидеальности"I на зарождение .и распространение взрыва в газах является актуальной и важной задачей.

Цель исследования состояла в постановке и решении следующих основных задач.

I . Исследование взрывов, порождаемых неоднородностями пространственных распределения параметров горючей-смеси в условиях, близких к самовоспламенению.

2. Анализ условий распространения и макроскопических параметров неидеальной детонации в газовых смесях при наличии трения, тепло- и массообмена; вывод критериев подавления детонации.

3. Математическое моделирование и экспериментальные исследования распространения ударных волн в каналах с проницаемнми стенками, преградами, завесами, эндотермически разлагающимися добавками.

4. Разработка методики приближенного расчета ослабления ударных волн различными защитными средствами и выбора оптимальной конфигурации экрана.

Научная новизна работы.

Впервые проведен комплексный анализ влияния неоднородностея периода индукции самовоспламенения на динамику взрыва в газовых и гетерогенных системах. В результате предложена новая концепция возникновения случайных взрывов, порождаемых неоднородностями пространственных распределения параметров горючей смеси в условиях, близких к самовоспламенению.

Разработаны новые подходы к исследование условий зарождения и распространения взрыва в неоднородных реагирующих системах, позволяющие по-новому решать задачи устойчивости рабочего процесса многих знергонапряжениых устройств сжигания топлива.

Изучены условия распространения и макроскопические параметры неидеапьной детонации в газовых смесях при наличии трения, тепло- и массообмена; 'получены и экспериментально верифицированы критерии подавления детонации. Созданы завершенные одномерные модели развития взрыва и неидеальной детонации в газах и двухфазных средах, показаны области их применимости. Модели, несмотря на их приближенность, позволили достаточно точно количественно описать важные критические характеристики рассматриваемых процессов.

Предложен и экспериментально обоснован новый подход к исследованию ослабления ударных волн в каналах с проницаемыми стенками, преградами и завесами, и на его основе разработана методика приближенного расчета ослабления ударных волн защитными средствами и выбора оптимальной конфигурации защитного экрана.

Предложенные в диссертационной работе критерии самовозбуждения взрыва и математические модели могут быть использованы для разработки мер повышения усюячивости рабочих процессов двигателей на химическом топливе, повышения эффективности процесса сгорания и предотвращения взрывных явлений при срабатывании декомпрессирует« предохранительных устройств, 6 ствольных системах, в процессах смешения и т.п.

Критерии масштабного подобия и критерии подавления детонации газовых и гетерогенных смесей, предложенные в работе, позволяют обобщать результаты- лабораторных исследований на более крупные

масштабы реальных промышленных установок.

Разработанная в диссертационной работе методика приближенного расчета ослабления ударных волн различными защитными средствами позволяет оптимизировать выбор защитного средства, удовлетворявшего технологическим ограничениям, и может успешно применяться при разработке и проектировании практических устройств вэрывозашиты.

Основные положения, представляемые £ защите

1. Концепция возникновения случаиньх взрывов, порождаемых неоднородностями пространственных распределений параметров горючей смеси в условиях, близких к самовоспламенению.

2. Новые подходы к исследованию условия зарождения и распространения взрыва в неоднородных реагирующих системах различной конфигурации, . позволявшие по-новоиу решать задачи устойчивости рабочего процесса многих энергонапряженных устройств сжигания топлива.

3. Условия распространения и макроскопические параметры неидеальной детонации в газовых смесях при наличии грения, тепло- . и массообмена; критерии подавления детонации.

4. Новый подход к исследование ослабления ударных волн в каналах с проницаемыми стенками, преградами - и завесами; методика приближенного расчета ослабления УВ защитными средствами и выбора оптимальной конфигурации защитного экрана.

Публикации, апробация. По материалам диссертации опубликовано 32 работы. Основные результаты работы были представлены и докладывались на I Всесоюзном симпозиуме по макроскопической кинетике и химической газодинамике (Алма-Ата, 1964), на III Всесоюзном совещании по детонации (Таллинн, 1985), на Всесоюзном совещании-семинаре "Современные проблемы механики жидкости и газа" (Грозный, 1986), на международном семинаре по структуре газофазных пламен (Новосибирск, 19Ö6), на VI Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Ташкент, 1986), на Всесоюзном совещании по детонации (Черноголовка, 1966), на заседании Научного Совета АН СССР "Теоретические основы процессов горения" (Москва, 19851, на VIII Всесоюзном симпозиуме по горению и взрыву (Ташкент,

1956 1, на ti Международном коллоквиуме по пылевым взрывам (Польша, Í936!, на секции экологических проблем горения и техники безопасности Научного Совета АН СССР "Теоретические основы процессов горения" (Москва, 1967), на Всесоюзной школе-семинаре по механике жидкости и газа (Иркутск, 1968), на XII Международном коллоквиуме по пылевым взрывам (Польша, 1966), на Всесоюзном совещании по переходу горения в детонацию (Черноголовка, 1969), на V Всесоюзной школе-семинэре по вопросам воспламенения и горения дисперсных систем (Одесса, 1969), на 16 Международном симпозиуме по ударным трубам и волнам (ФРГ, 1987), на И Международном коллоквиуме по динамике взрыва к реагирующих систем (Польша, 1967), на 12 Международном коллоквиуме по динамике взрыва и реагирующих систем (США, 1969), на 17 международном симпозиуме по ударным трубам (США,' 1969), на 1 Международной конференции по потере герметичности i Великобритания, 1969), на 11 Международном симпозиуме по процессам горения (Польша, ¡969), на IX Всесоюзном симпозиуме по горению и взрыву (Суздаль, 1909), на 16 Международном симпозиуме по ударным волнам (Япония, 1991), на 13 Международном коллоквиуме по динамике взрыва и реагирурщия систем 1Ялония, 1991), на 12 Международном симпозиуме по процессам горения (Польша, 1991 ), на 19 международной конференции по специальным элементам двигателей внутреннего сгорания (Польша, 1991), на научных семинарах в ИВТ РАН (Москва, 19051, ЦИАМ (|*>сква, 1967), НИйТП (Москва, 1967), ЛГИ (Ленинград, 1967), ИАЭ им. Курчатова (Москва, 196S, 1969), ОИХФ РАН (Черноголовка, 1969), ИПМ РАН (Москва, 1987), на Ученом совете, семинарах и конкурсах научных работ ИХ$ РАН.

Личное участие автора. Автору принадлежат основные идеи в постановке и решении задач, включенных в диссертационную работу, ни выбраны объекты исследования, разработаны математические модели и проведены расчеты. Автор принимал непосредственное участие в планировании, постановке и проведении экспериментальных исследований.

Структура и. объем работы. Диссертация состоит из предисловия, введения, семи глав, заключения и списка цитированной литературы. Всего в диссертации 393 страницы машинописного текста, 120 рисунков, 25 таблиц, библиография содержит 336 наименований.

В предисловии изложены основное задачи работы.

Во введении описана проблематика исследовании взрывных явлении в газах. Большинство практических проблем, связанных с Физикой взрыва, можно отнести к одном/ из двух главных направлении: подавление взрыва и защита объектов от детонационных и взрывных волн и инициирование взрыва. Основной прагматический вопрос в обоих направлениях - это повышение эффективности как средств подавления взрыва, так и средств его инициирования. Подавление взрыва на практике осуществляет путем внешнего воздействия на взрыв различными средствами, которые рассеивают его энергию. Повышение эффективности традиционных инициаторов взрыва, фактически также сводится к техническим решениям, поскольку дальнейшее продвижение по пути увеличения калорийности взрывчатых веществ представляется проблематичным. Таким образом, как для задач подавления взрыва, так и для задач инициирования необходимо знать влияние различных внешних воздействий. Отсюда следует (а опыт показывает, что это так и есть ), что внешние воздействия оказывают двоякое влияние на процесс взрывного превращения. Например, установка преград на пути взрывной волны при одних условиях приводит к гашению волны, а при других - к инициированию детонации . В связи с этим встают принципиальные вопросы. Каков механизм -влияния внешних воздействия на взрыв и в чем причина указанном двойственности? В какой мере и при каких условиях одни и те же внешние воздействия способствуют инициированию взрыва и его подавлению? Как целенаправленно повысить эффективность инициирования взрыва или предотвратить инициирование?

Средства подавления детонации, как правило, изобретаются и апробируются в лабораториях. Возникает вопрос, как лабораторные результаты переносить на натурныечобъекты в связи с изменением масштабов и с отмеченной двойственностью влияния внешних воздействий на взрыв? Как выбирать оптимальные средства защиты, дающие наибольший эффект при минимальном вмешательстве в технологическую схему производства? В сущности, диссертационная работа посвящена решению поставленных вопросов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Спонтанные режимы горения и механизм зарождения детонации на неоднородностях температуры и состава реагирующей смеси

Глава посвящена исследование спонтанных режимов горения и механизму зарождения детонации на неоднородностях температуры и состава реагирующей смеси.

Стенки, препятствия, струи, акустические поля и другие факторы, являвшиеся "внешними" по отношение к реагирующему газу, порождает в газе неоднородности температуры, давления и состава. Экспериментальные наблюдения процессов зарождения детонации обнаруживают одно важное обшее свойство: детонация инициируется после самовоспламенения некоторого объема подготовленной смеси. Самовоспламенение порождает ударную волну, которая и инициирует детонацию. Эти эффекты наблюдались Солоухиным, Оппенгеймом, ЛИ и др. и описаны в литературе. Наряду с такими эффектами на опыте наблпдались локальные микровзрывы, не порождавшие детонацию. В этом случае в реагирующая среде протекали относительно мягкие процессы без сильных взрывных волн. Эти факты наводят на мысль, что ключ к решению многих из перечисленных выше проблем может лежать в изучении процессов в очагах самовоспламенения. Поскольку возникновение очагов связывается с неоднородностями температуры и состава, то появляется шанс влиять на взрывной процесс путем вариации внешних воздействий, порождавших неоднородности. При анализе литературы оказалось, что этот вопрос в сущности не исследован. Имеются несистематизированные экспериментальные наблюдения и лишь несколько теоретических работ по распространению пламен в условиях, Слизких к самовоспламенению.

По-видимому, идея о существовании спонтанных пламен принадлежит Воинову и Соколику. В 1960 г. Зельдович предложил классификацию режимов распространения экзотермической реакции, в которой выделил спонтанные пламена в отдельный класс. Движущим механизмом такого пламени является пространственное распределение периода индукции самовоспламенения. Согласно качественной классификации Зельдовича при спонтанной скорости, большей скорости

эриального горения, реализуются спонтанные режимы.

В классификации Зельдовича наиболее интересен случаи, когда понтанная скорость us близка к скорости звука ^ и порядка корости детонации Dcj:

а, ^ u s О . (1»

I в с J

ри этом после некоторого переходного периода следует ожидать ззникновения стационарной детонации Чепмена-Жуге 1Ч-Ж).

Впервые задача о развитии изрыва в неоднородном шовоспламеняюшемся газе решена численно Зельдовичем, Либровичем, 1хвиладзе и Сивашинским в 1970 г. В последующих работах автора ¡следования были значительно расширены. Проанализировано )зникновение и эволюция спонтанных пламен в условиях, когда ?адиент периода индукции создается неравномерным пространственным определением температуры, концентрации реагентов, добавками, зомотируюшими самовоспламенение, различном временем пребывания 1за в горячей атмосфере, многостадииностью процесса, наличием )нтактных границ и стенок и т.д. В дополнение к работе Зельдовича сотр. проведен параметрический анализ задачи с начальной гмпературной неоднородностью с учетом свойств переноса и детальной шетики химического превращения. В результате выявлен целый ряд >вых важных эффектов, классифицированы взрывные процессы и >едложены количественные критерии для анализа подобных задач.

Постановка задачи для одиночной неоднородности температуры 'или концентрации произвольного вида основана на одномерных >авнениях сохранения массы, количества движения и энергии. На ■рвом этапе исследований использовали упрошенное представление юцесса химического превращения: как правило, записывали одно или ia уравнения кинетики аррениусовского типа. Кинетические параметры >дбирали из сравнения с экспериментально измеренными задержками юпламенения изучаемых смесей. Это позволяло моделировать процессы реальных топливно-воэдушных (TBC) и топливно-кислородных ("ГКО-|есях. Начальные температура и давление выбирались в области шовоспламенения, что позволяло в первом приближении пренебречь 1иянием свойств переноса при моделировании эволюции систе-'ы.

Исследовали задачи плоской, цилиндрической и сферической симметрии.

Детальные расчеты, проведенные с целью выяснения механизма спонтанного зарождения детонации, приводят к следующему заключению. Для инициирования необходимо выполнение двух условий:

1 ) самовоспламенение смеси в некоторой части заряда;

21 наличие определенного градиента периода индукции в остальной части заряда.

В силу важности последнего условия весь механизм инициирования получил название градиентного механизма.

На рис.1 показана расчетная пространственно-временная диаграмма динамики процесса самовоспламенения в неравномерно нагретом газе. Точками показано ' начальное распределение периода индукции, штриховая линия - траектория фронта воспламенения, сплошная линия - траектория максимума давления. Можно выделить 4 стадии процесса.

На стадии I фронт воспламенения движется точно по кривой, соответствующей начальному распределению периода индукции. Максимум давления движется вместе с фронтом с той же скоростью.

На стадии II скорость фронта воспламенения, падая, сближается со скоростью звука в продуктах горения. На этом этапе реакция распространяется синхронизирование с порождаемыми ею волнами сжатия. Идет как бы "накачка" волн сжатия энергией сгорания смеси и их быстрое усиление. Эта стадия названа стадией сцепления. В конце стадии сцепления волна давления уже способна сама поджигать смесь: в системе возникает детонационная волна.

На стадии III детонационный комплекс распространяется квазистационарно.

Поскольку температура среды падает, это сказывается на скорости реакции за детонационной волной. При определенных условиях происходит рассогласование между ударной волной и фронтом воспламенения, детонация затухает. Этим характеризуется стадия IV процесса.

В результате детальных расчетов предложена количественная классификация спонтанных взрывных процессов в неоднородных системах, которая дополняет и вносит новое содержание в классификацию Зельдовича. В классификации Зельдовича отсутствуют

какие-либо упоминания о временных и пространственных масштабах переходных процессов. В классификации, предложенной в диссертационной работе, определяющую роль играет пространственный размер неоднородности периода индукции (очага самовоспламенения!.

Однозначно показано, что для возбумения детонацни в системе

1

необходимо, чтобы спонтанное пламя распространялось с околозвуковой скоростью в течение вполне определенного времени. Мругими словами, условие Зельдовича (1I должно выполняться на некотором пространственной масштабе. Показано, что для любой реагирующей системы при определенных условиях существует диапазон размеров неоднородности температуры или состав а, при котором в системе возможно самопроизвольное инициирование детонации. Сопоставление размера неоднородности с критическими размерами: минимальным и максимальным , - и с размером системы I приводит к следующей классификации.

1 1 Если размер неоднородности г превышает больший критический размер, но меньше характерного размера системы Щ,ж< г < II, то по смеси распространяется недосзкатая детонация. Проанализирована структура таких волн. Они распространяются со скорость», большая скорости детонации Ч-Ж. Распространение таких волн не обязательно сопровождается движением газа. Следовательно, они могут реализоваться в условиях, когда распространение нормального или турбулентного пламени невозможно, например, в узких щелях, зазорах, через малые отверстия. Другая важная особенность таких волн - их ориентированное распространение, обусловленное, анизотропность» неоднородностей температурь и состава смеси.

2) При Д, < г < Вжж< I или Я, < г < I < Ц,, возможно прямое возникновение детонации внутри или4 за пределами неоднородности и дальнейшее стационарное распространение детонационной волны по однородной смеси.

3) Уменьшение размера неоднородности по отношению к критическому размеру до некоторого предельного уровня (г* < г < Я»« < или г"' < г < Я. < I < может привести к возникновение детонации через стадию образования волнового предвестника. В этом случае в результате локализованного самовоспламенения смеси формируется слабая взрывная волна-предвестник. ■ Предвесг чк,

- \г -

затухая, формирует в свежея смеси новый очаг самовоспламенени* После вторичного взрыва в глубине нового очага в систе» зарождается детонационная волна.

4) При выполнении соотношения г < I < < Ц,, или г < г' < между характерными размерами системы в расчетах наблюла; возбуждение ударной волны или серии ударных волн различие интенсивности.

Таким образом, максимальное статическое давление в системе г все время эволюции изменяется немонотонно с изменением разые; неоднородности периода индукции. В некотором диапазоне размере неоднородности давление существенно превышает давление мгновение детонации всей системы.

Возможность инициирования детонации с предвестником расширяе спектр потенциально опасных неоднородностей в смеси. В одномерно (плоской и сферической) постановке исследована задача с нескольким неоднородиостями температуры или состава и показано, чт столкновение волн давления, порождаемых неоднородности» докритических размеров, может приводить к зарождению новых очаге самовоспламенения с последующим возникновением детонаци» Аналогичные эффекты возникают при рассмотрении взаимодействия во/ давления со стенкой или с отражавшей контактной границей. Так» образом, учет коллективных явлений, связанных с генерацие волн-предвестников, их взаимодействием друг с другом, со стенками контактными разрывами, приводит к тому, что понятие критически размеров неоднородности вырождается.

Для проверки предположения о пренебрежимом влиянии свойст переноса в рассматриваемой задаче и допустимости упрощенног моделирования химического превращения решена задача о развити взрыва с учетом свойств переноса и детальной кинетики химическог превращения в неоднородно нагретой стехиометрическо водородо-кислородной смеси. Использовали кинетическую схему из 3 элементарных реакция и переменные коэффициенты переноса.

На рис.2 показана расчетная эволюция профилей температуры (а! давления (<Я и массовой скорости (в) в смеси Н2-02 с начально "линейной" неоднородностью температуры размером Х'т » 1 см и пиковь значением температуры Т - 1010 К. Начальная температура смеси г

пределами неоднородности Т0 - 1000 К, начальное давление р »

0,1 МЛа. Видно, что в смеси спонтанно зарождается детонационная волна. В момеит времени t * 100 мко становится заметной реакция в иевоэмущенноя смеси.

Расчеты подтвердили все указанные особенности взрыва в условиях, близких к самовоспламенение. Более того, наиденные упрощенным расчетом критические размеры неоднородности в водородо-кислородноя смеси хорошо коррелирует с критическими размерами в полной модели: Отметим, что в расчетах по полной модели при относительно малых размерах неоднородности вещество в системе сгорало в нормальном пламени.

Таким образом, в главе I выявлен механизм спонтанного детонационного взрыва и классифицированы типы взрывных процессов, возникающих на неоднородностях температуры и концентрации реагентов в условиях, близких к самовоспламенению. Наядень/ критические условия для возбуждения детонации. Доказана возможность вырождения критических условий при учете коллективных явлений и других факторов. Решением задачи о развитии взрыва в очаге с неоднородной температурой с учетом свойств переноса и детальной кинетики подтверждены результаты упрощенного моделирования.

ГЛАВА 2. Критерий возбуждения ударных ц детонационных волн в неоднородном реагирующим газе

Глава посвящена решению прикладных задач, в- которых возможно появление волн самовоспламенения и, следовательно, существует опасность спонтанного детонационного взрыва. Анализ механизма возникновения детонации, показывает, что определяющей является стадия сцепления фронта воспламенения с волнами давления. Критерий сцепления физически нагляден и формулируется как приближенное равенство скорости фронта воспламенения и характерной скорости распространения малых возмущений. Например, критерий сцепления дает следующее выражение для критического размера температурной неоднородности:

*Т. * - 'Г- - ТоиЕ/аТ0г>хаг

Подстановка эмпирического значения задержки воспламенения т и эффективной энергии активации Е позволяет оценить размер потенциально опасных кеодкородносгея в системе, приводящих к возбуждению неустойчивости рабочего процесса, взрывам и т.д. Особенно важен тот факт, что оценки по критерию сцепления удовлетворительно согласуются с детальными численными расчетами.

Представляется важным изучение применимости концепции критической энергии инициирования детонации к рассматриваемым явлениям. Естественный путь определения энергии инициирования в системе с температурной неоднородность«? - расчет избыточной внутренней энергии в неоднородности. Кейояьтая кодификация критерия сцепления позволяет оценить диапазон пиковой температуры, в котором неоднородность заданного размера порождает детонационную волну. Существует два критических значения энергии инициирования, нижнее и верхнее. Если энергия неоднородности больше верхнего критического значения и меньше нижнего, детонация не возникает. Этот вывод подтверждается численными расчетами.

Другая важная особенность ааклочается в том, что абсолютные значения критических энергий спонтанного инициирования детонации »энного ьгекьве критической энергии ударного инициирования, например„ зарядом конденсированного ЕВ. Мая водородо-кислородноя смеси это отличие достигает нескольких порядков. Поскольку стадия сцепления, по-видимому, существует и при ударном инициирования, то такое с равнение показывает, " насколько неэффективно используется энергия взрыва заряда при инициировании газовой детонации.

¡Хереягеи к описание результатов! решения прикладных задач. Задача а. наогостаюгаиои самавоспдадиеи&нии свободного заряда. При добавления к топдиву про котирующих: горение присадок наблюдается несколько стадаа самовоспламенения. Энергия, выделяемая на первой стаГ/М, как правах»„ незначительна. При рассмотрении лвухстадияного взрыва свободного заряда обнаружены следующие особенности. Разогрев вевйства на пергой стадии приводит к его термическому расширенно. Вследствие этого от перж}ер«и к центру объема распространяется во-лва разрешавший, создающая условия для неравномерного протекания второ» стадии взрмва. На основе выражения для градиента температуры

волне разрежения и критерия сцепления, получено условие, при ыполнении которого взрыв заряда будет сопровождаться выходом ильной ударной или детонационной волны в окружающий газ.

Численные расчеты сферического двухстадияного взрыва показали, 1Т0 на фазовой плоскости задачи существует 3 параметрические бласти со взрывными процессами разных типов, включая прямое ^рождение детонационной волны. Показано, что критерий сцепления 'бладает хорошей прогнозирующей силой.

1адача о метании тела реагирующим газовьм потоком. Рассматривается юлубесконечная труба с поршнем, заполненная реакционноспосоОныи азом под давлением. В начальный момент поршень отпускается, и на юне волны разрежения, распространяющейся в газе, развивается ¡имическая реакция. В результате численных расчетов на фазовой 1лоскости такой системы также выделены 3 области с качественно !аэной эволюцией. Критерий сцепления прогнозирует местоположение 1араметрической области с самопроизвольным возбуждением сильных парных и детонационных волн в расширяющемся течении за поршнем. В >езультате отражения взрывных волн от тыльной поверхности поршня ■ело резко ускоряется и движется в дальнейшем в пульсирующем >ежиме.

>адача о развитии взрыва в системе с градиентом времени пребывания аза в горячей атмосфере. Рассмотрен важный случай, встречающийся в фоточных системах и системах с впрыском. Анализ проведен на >римере задачи о попадании активной примеси во всасывающий ■рубопровод турбонагнетателя, перекачивающего -реагент. Газ с 1Ктивноя примесью, перемешаясь по тракту нагнетателя, попадает за юследнюю ступень и самовоспламеняется. Волна давления, >аспространяясь против потока, встречает частицы с малой задержкой юспламенения, поджигает их и усиливается. Численные расчеты, >снованные на рассмотрении одномерного течения сжимаемого ¡еагирующего газа и включающие моделирование характеристик ступеней фрегата, позволили найти условие появления обратного тока отрицательного расхода) в тракте нагнетателя, вызываемого »арождением ударной волны. Исследование указанного явления, (азываемого помпаэюм нагнетателя, является важной прикладной >адачей.

Возникновение стука в двигателе внутреннего сгорания. В этой задаче получен новый важный результат. Рассматривается распространение турбулентного пламени в цилиндрическом овъеме двигателя. Расчет доводили до предпламениого самовоспламенения, а затем следили за динамикой взрыва в предпламенной зоне. Вследствие теплоотдачи в стенку цилиндра в предпламенной зоне наблюдается незначительный градиент температуры, который оказывает существенное влияние на динамику предпламенного взрыва при неустойчивой работе двигателя. Расчетным путем обнаружено, что предпламенное самовоспламенение носит очаговый характер. Охватывая несгоревмую смесь с конечной скоростью, волна самовоспламенения (спонтанное пламя) генерирует детонационную волну по градиентному механизму.

Инициирование детонации в. газовзвеси. При анализе численных расчетов процесса инициирования детонации в системе реагирующий газ - инертные твердые частицы выделена стадия сцепления волны самовоспламенения с волнами давления. Решением этой задачи доказана применимость и важность критерия сцепления к гетерогенным реагирующим системам.

Впрыск быстроиспаряюшегося аэрозоля в. самовоспламеняющийся газ. Неоднородное распределение частиц инертного аэрозоля в однородной газовой смеси порождает неоднородность температуры и степени разбавления газа. Это происходит вследствие неравномерного испарения частиц. Дальнейшая эволюция самовоспламенения приводит к появление различных взрывных явлении. Численные расчеты, включающие ■моделирование течений гетерогенной смеси ( хорошо согласуются с критерием сцепления. Полученные результаты свидетельствуют о том, что гашение взрыва хладоагентами и аэрозолями может сопровождаться противоположным эффектом - возбуждением еще более сильного взрыва.

Таким образом, решение Прикладных задач показывает двойственное влияние внешних воздействий на динамику самовоспламеняющегося газа. Предложен физически наглядный критерий, позволяющий, с одной стороны, достоверно прогнозировать условия появления нелинейных волн давления в различных системах, а с другой стороны, - принимать технические решения по предупреждению таких эффектов. Показано, что критическая энергия очагового инициирования

детонации существенно ниже энергии, требуемой для инициирования взрыва активными зарядами. Этот результат является важной предпосылкой для повышения эффективности существующих и поиска новых инициирующих средств.

ГЛЛВА 3. Стационарная неидеальная детонация а системах с потерями

тепла и импульса,

Глава посвящена исследование условий подавления детонации и критериям масштабного подобия детонационного взрыва в гладких и шероховатых трубах и в пылевых завесах.

Картина распространения реальных детонационных волн в каналах с регулярными препятствиями весьма сложна. Препятствия разрушают однородность потока, искажают течение в детонационных ячейках. Ячейки фактически исчезают и замещаются сегкои присоединенных волн с горячими точками, турбулентностью и другими факторами, моделирование которых весьма затруднительно. В этих условиях целесообразно выделять главные эффекты и использовать осредненный подход. Главными в рассматриваемой задаче, по-видимому, являются эффекты торможения газа и появления очагов самовоспламенения за присоединенными волнами. Последний эффект по оценкам приводит к фактически беэиндукционному самовоспламенению газа вблизи препятствий. Для адекватного описания торможения газа необходимы сведения о сопротивлении каналов с препятствиями при сверхзвуковых течениях.

В принципе, задача о неидеальной детонации сформулирована Зельдовичем еще в 1940 г. В дальнейшем эту задачу анализировал Рыбанин. В диссертационной работе впервые получены и использованы сведения о коэффициентах сопротивления в неустановившихся сжимаемых газовых потоках с ударными волнами, использованы современные сведения о задержках воспламенения горючих смесей. На этой основе проведен всесторонний анализ возможностей одномерных моделей для прогнозирования реальных практических систем.

Анализ позволил получить критерии масштабного подобия неидеальной детонации и проверить их справедливость по известным

экспериментальным фактам. Следуя этим критериям, можно переноси результаты лабораторных опытов на натурные условия. Расстанови препятствий и их формой можно регулировать скорость детонаци! теория позволяет прогнозировать влияние этих факторов.

Другой важный вывод теории относится к подавление детонаш пылевыми завесами. Б работе выведен критерий подобия, который П| сравнении с экспериментальными данными, дал хорошие результаты.

В задаче о пределах газовой детонации уточнение коэффициенте трения и теплоотдачи позволило выйти на уровень, когда возмож« расчет пределов. Эмпирический критерий, связывавший предельнь диаметр детонации dv с размером ячейки Л (dl * Л/л), не имее ничего общего с.физическим механизмом предела. Тем не менее, v сегодняшний день это единственный критерий для оценки предельно: диаметра трубки, в которой еще возможна детонация.

Расчеты по модели, вклочаюшей два эмпирических . параметра скорость детонации 4-Х и задержку воспламенения, - проведены дл целого ряда TBC и ТКС, для разных начальных давления и составов, разными разбавителями. Например, на рис.3 показано сравнени расчетных значений предельного диаметра Iлиния) со значениями Л/ (точки) при разном начальном давлении стехиометрической смеси С2Н2 воздух. В целом оказалось, что эмпирический критерий подтверждаете теорией пределов.

Таким образом, анализ влияния препятствий, завес ограничивающих стенок на детонацию позволил вывести критери подобия и подавления детонации, согласующиеся с экспериментальным ' наблюдениями.

ГЛАВА 4. Распространение взрыва при наличии вдува массы.

В главе исследуется влияние процесса вдува инертной массы н; газовую детонацию. Процессы вдува моделируются при иследовани) гетерогенной детонации, где они часто играют роль лимитирующе! стадии взрывного превращения. В диссертационной работ< анализируется ситуация, когда в горючую смесь вдувается инертны! пар. Анализ такой задачи позволяет сделать важные выводы с возможности и путях подавления детонационных волн завесами,

пенами, пленками или насыпными слоями инертизирумвего материала.

В результате теоретического рассмотрения влияния вдува инертной массы на детонацию показано следующее.

1 ) Вдув массы в зону реакции ЛВ приводит к снижению скорости детонации и к срыву детонации.

2) Вдув массы в зону реакции ДВ суюественно меняет распределения параметров в зоне и обусловливает значительное недогорание газа 1до 25 *>.

3) Для гашения детонации ТЕС могут использоваться водяные завесы, пленки воды, насыпные слои гасящего агента и водно-механическая пена умеренной плотности.

4) Наиболее эффективными гасящими агентами -являются вещества с высоким давлением паров, высокой молекулярной массой и низким отношением теплоемкостей пара.

5) Наиболее эффективный способ Подавления детонации комбинированное использование газа - разбавителя и диспергированного гасящего агента.

61 Испарение частиц в потоке может вызывать повышение температуры и промотировать взрывное превращение реакцион-оспособноя смеси. 7) Использование эффективных гасящих агентов может сопровождаться возбуждением сильных вторичных УВ и детонации.

Получен следующий критерий подавления волны:

2(г - 1 I ,

П &----Da.kd VK (21

3(г ~ 1 > р *

где п - относительное массовое содержание гасящего агента, -критическое число Дамкелера, получаемое из расчета, К^ и dp -''коэффициент испарения и размер частиц инертизирующего вещества, К-предэкспонент в уравнении реакции аррениусовского типа. Оценки по критерию (2) удовлетворительно согласуются с экспериментами по гашению детонации водяными завесами и пенами.

В работе предложена модель дробления пленок жидкости за ударными волнами, которая позволяет оценить интенсивность парообразования в зоне реакции за детонационной волной и указать смеси, для которых перспективен способ гашения детонации с помощью

нанесения пленки жидкости на стенки канала.

В задаче о вовлечении частиц дисперсного материала из пристенного слоя в газовый поток за ударной волной автором получено автомодельное решение. Смешение газа с частицами моделируется как процесс турбулентной диффузии несжимаемых струй разной плотности и скорости. Решение позволяет рассчитывать массовую скорость вовлечения частиц в поток. Если частицы испаряются, решение позволит рассчитать интенсивность газообразования и, таким образом, оценить перспективы применения такого метода гашения детонации.

Таким образом, в главе 4 исследовано влияние процесса испарения дисперсных химически ииертных частиц на протекание химических реакций в газовой взрывчатой смеси. Получен критерий подавления газовой детонации быстроиспаряющимися агентами, который удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными. Проанализированы различные схемы защитных средств.

ГЛАВА 5. Распространение ударных волн в каналах преградами и.

завесами.

Глава Посвяшена исследованию ослабления ударных волн (УВ> в инертных средах с помощью механических преград и завес.

Рассматривается прохождение УВ через экран, составленный из элементов с плохообтекаемои формой. Последнее позволяет считать коэффициент аэродинамического сопротивления элемента экрана и коэффициент сопротивлений экрана постоянными, т.е. не зависящими от числа Рейнольдса течения. Приближенное решение, основанное на идее Уизема, позволило найти закон затухания волны:

СИМ. > " С <М» = с, х/й (3 1

а \ а I

где с{ - коэффициент сопротивления, единицы длины экрана, х -расстояние, пройденное волной в экране, В - радиус канала, М. и М -начальное и текущее числа Маха волны. Функция С<1 табулирована. Полученный закон затухания качественно отличается от эмпирического закона (Родионов)

A pf ( х > = Др( ^(х)е~к"я Ml

где Äff и A[f i - избыточное давление и начальное избыточное давление на фронте УВ, К - эмпирический коэффициент затухания. В М) безразмерное расстояние в показателе экспоне-нтн зависит от текущего числа Маха УВ, что очень осложняет практическое применение. В соотношении 13) достаточно знать коэффициент сопротивления экрана и начальную интенсизность волны. Приближенный закон затухания (31 сравнивали с детальнями численными расчетами и получили хорошее согласие результатов.

ДЛЯ определения коэффициента сопротивления экрана из каскада кольцевых вставок проведены детальные эксперименты на ударной трубе. Обработка экспериментальных результатов методом наименьших квадратов с использованием соотношения (3) позволила сделать важный вывод. Оказывается, коэффициент сопротивления экрана в нестационарном потоке за ударной волной приблизительно соответствует его гидравлическому сопротивлении в стационарном потоке. На рис.4 показаны зависимости коэффициента с( И ,21 в нестационарном- потоке за УВ и коэффициента гидравлического сопротивления Ч (3,41 в установившемся течении в шероховатой трубе от шага установки s и высоты выступов к. регулярной шероховатости И, 3 - кя » 5 мм, 2, 4 - 10 мм, R * 25 мм».

Применение этого принципиального результата к экранам других конфигураций с плохообтекаемнми элементами привело к следующему. Измеренное в. работе ослабление ударных волн в засыпках, а также экспериментальные данные по ослаблении волн в газовзвесях, забойках, перфорированных перегородках и в каскадах перегородок хорошо описываются законом затухания фронта УВ (3). Например, на рис.5 показана зависимость параметра ослабления УВ перфорированной перегородкой г^ от ее проницаемости е. Расчет ослабления волны перегородкой сводится к соотношению, подобному 13):

С.IM. I - С. «Ml ' ri

4 t d д

и фактически требует знания начальной интенсивности УВ М. и

проницаемости перегородки е.

Экспериментальными исследованиями, проведенными в работе, показано, что влияние профиля ударной волны на зашишаемып объект существенно ослабляется, если предусматривать воздушный зазор между экраном и объектом. Изучен вопрос об оптимизации размера воздушного зазора.

ГЛАВА 6. Распространение ударных волн каналах с проницаемыми стенками. Сравнение методов ослаОления ударных волн.

Глава посвящена исследованию ослабления ударных волн в инертном газе с помощью перфорации стенок канала и сравнению различных методов ослабления УВ.

Использование того же подхода, что и в главе 5, к анализу затухания УВ в канале с проницаемыми стенками позволило получить аналогичный закон затухания, но с другой функцией затухания Ц:

С (к ) - С («» - (оП/ф)ех (5)

!И \ т

Безразмерное' расстояние в правой части 15) зависит только от проницаемости стенки е, геометрии канала (П - периметр, Ф - плошадь поперечного сечения, о - часть периметра, занимаемая проницаемой стенкой) и расстояния х,. пройденного волной. Функция Ст табулирована'. Сравнение с известными экспериментальными данными дает хорошие результаты. Например, на рис.6 проведено сравнение расчетных и измеренных результатов. Кривые .1 - 3 - расчет для = 1,3; 1,55; 2,3. Точки 4.-7- эксперименты Зумовского (4 - е = 0,075; 5 - 0,133; б - 0,252; 7 - 0,532).

Таким образом, имеются все основания считать, что предложенные законы ослабления' УВ (3) и (5). могут служить основой для приближенного расчета и проектирования реальных защитных экранов. В обтем~~спучае для расчета ослабления УВ можно использовать соотношение типа С(М1 ) - С(М) = X, где в - соответствующая функция затухания, X - безразмерное расстояние, пройденное волной после входа в экран. В табл.1 приведены величины, которые следует использовать в качестве безразмерного расстояния для защитных

- гъ -

экранов разной конфигурации.

На рис.7 показана расчетная номограмма, позволяющая выбирать наиболее* эффективная способ гагжния УВ в зависимости от начальной интенсивности волны и требуемого ее ослабления. Под эффективностью защитного средства понимается отношение (Mt - М)/Мк, достигаемое на заданной безразмерном расстоянии X. На номограмме имеется три семейства кривых. Линии е - кривые ослабления УВ в расширяющихся каналах, линии и - в каналах с проницаемыми стенками, линии d - в каналах с препятствиями или завесами. Указанные кривые построены для фиксированных значений Mt = 1,5; 2; 3; 4. Точки пересечения кривых различных семейств (е и », е и d, тис!) при одинаковом М. -точки равной эффективности защитных средств.-Последнее означает, что соответствую те защитные средства обеспечивают одинаковую хятенснгность УВ на одинаковом безразмерном расстоянии.

Геометрическое место точек равной эффективности - линия равной эффективности. Три толстые сплошные линии на номограмме - линии равной эффективности - делят плоскость М - X на 6 областей.

В области I перфорация стенок канала эффективнее, чем расеяреияе сечения, которое, в свою очередь, эффективнее, чем уг.таиезка препятствия или завес. Такое соотноиение эффективности эавдтиых средств удобно записать в виде: (I) п > е > d. В других областях: fll)ffl>d>e, IUI) d > а > е, HV)d>e>m, (V)e> d > m, (VI) e > и >d. При учете некоторых описанных в работе физических ограничений номограмму можно использовать в практических расчетах.

При проектировании защитных средств целесообразно исходить из того, чтоСи ослабление УВ достигалось на минимальном безразмерном расстоянии. Если регламентируется физическое расстояние (хП/2'Л,, то воздействие защитного средства на систему в этом случае минимально.

Таким образом, в работе создана методика, позволяющая приближенно рассчитывать защитные экраны и оптимизировать, выбор защитного экрана в зависимости от конкретных технологических ограничений.

ГЛАВА 7. Распространение ударных волн в газах эндотермическими

превращениями.

Глава посвящена исследование влияния эндотермически разлагающихся добавок на эволюцию УВ в инертном газе.

В качестве модельной системы выбран аргон с добавкой пентакарбонила железа ( Ре(СО >5 ). Наиболее примечательная особенность распада пентакарбонила железа заключается в знакопеременном тепловом эффекте, хотя в целом процесс эндотермичен. На основе численных расчетов, моделирующих течение газа с химическими превращениями в ударной трубе, показано, что при добавлении в газ таких веществ возможно не только ослабление, но и локальное усиление УВ. Предложенная модель явления согласуется с экспериментальными наблюдениями Заслонко с сотр.

ВЫВОДЫ

Создано новое научное направление в физике горения и взрыва: физико-химическая газодинамика неоднородных систем, - заключающееся в учете реальных особенностей зарождения, развития и распространения взрыва (пространственных неоднородностей и флуктуация температуры и состава смеси, влияния ограничивающих поверхностей, преград и завес, примесей, отсоса и вдува массы и т.д.!, в котором:

1. Предложена' концепция возникновения случайных взрывов, порождаемых неоднородностями пространственных распределения параметров горючей смеси в условиях, близких к самовоспламенению. Сущность концепции составляют три наиболее важных результата:

1 (возможность "мягкого", безударного, не вызываемого внешними причинами возбуждения взрывных режимов' реакции, в том числе и детонации, в областях с неоднородностями температуры и концентрации;

- 2 Г выявление механизма спонтанного распространения фронта экзотермической реакции со скоростью, определяемой начальным состоянием горючей смеси - пространственным распределением периода индукции, и его связи с взрывными режимами;

3(существование широкого класса неоднородностей, приводящих к

взрыву, что обеспечивает применимость развиваемой концепции для объяснения разнообразны* взрывных явлений и ситуации, имеющих место в лабораторной практике и в натурных технических системах.

2. Разработаны новые подходы к исследованию условии зарождения и распространения взрыва в неоднородных реягирушзос системах различной конфигурации, позволяющие решать задачи устойчивости рабочего процесса многих энергонапряженных устройств сжигания топлива.

3. Изучены условия распространения и макроскопические параметры неидеальноя детонации в газовых смесях при наличии трения, тепло- и массообмена; получены и экспериментально верифицированы критерии подавления детонйиии.

4. Предложен и экспериментально обоснован новый подход к исследованию ослабления ударных волн в каналах с проницаемыми стенками, преградами, завесами и др. и на его основе разработана методика приближенного расчета ослабления УВ различными защитными средствами и выбора оптимальной конфигурации защитного экрана.

Основные результаты диссертации опубчикованы в следующих работах:

). Фролов С.М., Гельфанд Е.Е., Тимофеев Ё.И. Взаимодействие пленки жидкости с высокоскоростным газовым потоком за ударной волной. ФГВ, 1964, К 5, с.107-114.

2. Зельдович Я.Б.. Гельфанд Б.Б., Борисов A.A., Фролов С.М., Поленов А.Н. Зона реакции при кизкоскоросгнси детонации в шероховатых трубах. Химическая физика, 1965, т.4, »2, C.279-26S.

3. Гельфанд Б.Е., Поленов А.Н., Фролов С.М., Цыганов С.А. К вопросу о возникновении детонации в неравномерно нагретой газовой смеси. ФГВ, 1965, N 4, с.116-123.

4. Гельфанд Б.Е., Поленов А.Н., Фролов С.М., Цыганов С.А, Возможности применения ударных труб при исследованиях взрывных процессов. Химическая физика, 1986, т.5, № 1, с.121-128.

5. Фролов С.М., Поленов А.Н., Гельфанд Б.Е., Борисов Ä.A. Особенности детонации в системах с произвольными потерями. Химическая физика, 1966, т.5, № 7, с.978-903.

6. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Поленов А.Н., Цыганов С.А.

Еоэникноюенис- детонации в системах с неравномерным распределением температуры и концентрации. Химическая физика, 1956» № 9, с.1277-1284.

7. Зельдович Я.Б., Гель$анл Б.Е,, Какцан A.M., Фролов С.М. Распространение детонашш в ийродаватои трубе с учетом торможения и теплоотдачи. ФГВ, 1887, Hi, С.103-112.

6. 4ролоЕ С.М. Влияние теплоотдачи и трения на распространение взрывного процесса в трубах. В сб. "Современные проблемы механики жидкости и газа". Грозный, 1986, с.164.

9. Гельфанд Б.Е., Зельдович Я.Б., Каждан Я.М., Фролов С.М. Блияние потерь на распространение детонации' в трубе. - В "кн. "Шестой Всесоюзный съезд по теоретической и . прикладной механике". Ташкент, 1906, с.168.

10. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Бартенев A.M., Цыганов С.А. Задача Лагранжа с постепенным выделением энергии в реакции аррениусовского 'типа. Химическая физика, 1988, т.7, № 2, с.263-270.

И. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Цыганов С.А. Самопроизвольное возбуждение детонации при расширении реагирующих сред. В сб. "Фундаментальные проблемы физики ударных волн". Аэау, 1987, т.1, ч.1 , с.114-117.

12. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М. Критерии масштабного подобия детонирующих систем. Химическая физика, I960, т,7, № 3, с.397-405.

13. Гельфанд Б.Е-, Фролов С.М., Цыганов С.А. Критерий возбуждения ударных и детонационных волн в реагирующей среде. Химическая физика, 1989, т.6, К 5, с.655-666.

14. Гельфанд Б.Е,, Фролов С.М., Цыганов С.А. К механизму взрывов в газоперекачивающих агрегатах.магистральных газопроводов. ФГВ, 1986, К 3, с.101-104.

15. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Медведев С.П. Измерения и расчет затухания УВ в шероховатой трубе. ФГВ, 1990, № 3. с.91-95.

16. Медведев С,П., Фролов С.М,, Гельфанд Б.Е, Ослабление ударных волн насадками из гранулированных материалов. ИФЖ, 1990, т.58, № 6, С.924-928.

17. Гельфанд Б.Е.,' Фролов С.М., Поленов А.Н., Цыганов С.А. Возникновение, детонации в областях с неоднородным распределением температуры и концентрации. ФГВ, 1988, »6, с,101-106.

18. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М. Приближенный расчет ослабления ударных волн проницаемыми преградами. ПМГФ, ¡990. Н 4, с.42-46.

19. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Бартенев A.M., Цыганов С.А. К зопросу о прямом инициировании детонации в гаэовзреси. Химическая физика, 1969, т.в, К И, с.1547-1554.

20. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Цыганов С.А. Возникновение цетонации при многостадийном самовоспламенении. ФГВ, 1969, fi 4,

93-100.

21. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Медведев С.П., Цыганов С.А. Гашение ударных волн в каналах. Шероховатые трубы. Препринт ОИХФ АН СССР. Черноголовка, 1990, 20 с.

22. Гельфанд Б.Е., Фролов С.М., Цыганов С.А.-Гашение ударных волн в каналах. Преграды и завесы. Препринт 0ИХФ АН СССР. Черноголовка, 1990, 16 с.

23. Гельфанд Б.Е., Махвйладэе Г.М., Рогатых Д.П., Фролов С.М. Спонтанное возникновение взрывных режимов реакции в областях с неоднородностями температуры и концентрации. Препринт if 358, ИПМ АН СССР. Москва, 1988, 43 с.

24. Гельфанд Б.Е., Махвиладэе Г.Н., Рогатых Д.П., Фролов С.М. Критерий спонтанного возникновения взрывных режимов реакции на нееднородностях распределения периода задержки самовоспламенения. Препринт № 424. ИПМ ЛН СССР. Москва, 1909, 46 с.

25. Фролов С.М., Гельфанд Б.Е. О предельном диаметре распространения газовой детонации в трубах. Докл. АН СССР, 1990, т.312, № 5, с.1177-1180.

26. Заслонко И.С., Фролов С.М., Смирнов В.Н., Ахмедов У.С., Гельфанд Б.Е. О возможности ускорения ударной волны в среде с эндотермической реакцией. Докл. АН СССР, 1990, т.312, № 6, с.1387-1390.

27. Фролов С.М., Гельфанд Б.Е. Ослабление ударных волн в пылевэвесях. ФГВ, 1991, К 1, с.130-136.

26. Гельфанд Б.Е., Медведев С.П., Фролов С.М. Взаимодействие воздушных ударных волн с преградой, защищенной протяженным экраном. Изв. АН СССР, МЖГ, 1991, К 1, с.183-186.

29. Фролов С.М., Гельфанд Б.Е. Предельный диаметр распространения газовой детонации в трубах. ФГВ, 1991, № 1, с.116-122.

30. Заслонко И.С., Фролов С.М., Смирнов В.Н., Ахмедов У.С., Гельфанд Б.Е. Ускорение ударной вол!1ы в среде с эндотермической реакцией. Химическая физика, 1990, т.9, № в, с.1126-1134,

31. Фролов С.М., Гельфанд Б.Е. Ослабление ударной волны в канале с проницаемыми стенками. ФГВ, 1991, »6, с.112-117.

32. Фролов С.И., Гельфанд Б.Е., Цыганов С.А. Влияние вдува массы на характеристики взрывных процессов. Препринт ОИХФ АН СССР. Черноголовка, 1991, 64 с.

33. Фролов С.М., Гельфанд Б.Е. К вопросу о подавлении детонации завесами и пенами. ФГВ, 1991, К 6, с.125-132.

34. Фролов. С.М., Липатников А.Н., Назаров И.П., Гельфанд Б.Е. Возникновение детонации в двигателе внутреннего сгорания. Докл. АН СССР, 1991, т.318, К 2, с.389-393.

35. Gelfand В.Е., Frolov S.M., Polenov A.N. Specific features of detonation In systems with losses of an arbitrary type. Archlvlum Combustions, 1967, v.T, No.1-2, p.197-215.

36. Zeldovlch Ya.В., Gelfand B.E., Tsyganov S.A., Frolov S.M.. Polenov A.N. Concentration and temperature nonunlformltles (CTNI of combustible nlxtures as a reason of pressure waves generation. In: Progr. Astr.' Aeron., Dynamics of Explosions, v.114, Ed. by Kuhl et al, H.Y-., AIAA Inc., 1988, p.99-123.

37. Zeldovlch Ya,B., Borlsov A.A. , Gelfand B.E., Frolov S.M. , Mallkov A.E. Nonldeal detonation waves in rough tubes. Ibid, p.211-231.

38. Gelfand B.E., Frolov S.M., Bartenev A.M., Tsyganov S.A. On direct detonation Initiation in a dusty medium. Archlvum Combustlonls, 1989, Ho.1/4, p.205-215.

39. Frolov S.M., Gelfand B.E., Tsyganov S.A. A possible mechanism for the onset of pressure oscillation during venting. J. Loss Prev. Process Ind., 1990, v.3, No.l, p.64-67.

40. Frolov S.M., Gelfand B.E., Tsyganov S.A. Initiation of a detonation wive due to multistage self-ignltlon. In: Progr. Astr. Aeron., Dynamics of detonations and explosions. - Detonations, v.133■ N.Y., AIAA Inc., 1990, p.133-141.

41. Frolov S.M., Gelfand B.E., Medvedev S.P. Calculation of the velocity of gaseous detonation In a rough tube based on

measurements of shock wave attenuation. Ibid, p.241-255.

42. Gelfand B.E., Frolov S.M., Tsyganov S.A. Spontaneous flare propagation in Internal combustion engines. Proc. 3rd Intern. Seminar on flame structure, Alma-Ata, 1939, 7.16.

43. Frolov 5.M., Gelfand B.E., Makhvlladze G.M., Tsyganov S.A. Initiation of a detonation wave due to multi-stage self Ignition. Proc. Xlth Intern, symp. on comb, processes, Szczecin, 1909, p.96.

44. Frolov S.M., Gelfand B.E., Medvedev S.P., Tsyganov S.A. Quenching of shock waves by barriers and screens. In: AIP Conf. Proc., v.206, Current Topics in Shock Waves, Ed. by Y.W.Kim, N.Y., Am. Inst., Phys., 1969.

45. Frolov S.M.', Gelfand B.E. Shock wave attenuation in channels with permeable walls. Proc. 16th Intern. Symp. Shock Waves, Sendai, Tohoku Univ., 1991, p.F43.

46. Frolov S.M., Gelfand B.E. Limiting tube diameter of gaseous detonation. Proc. 13th ICDERS, Nagoya, Nagoya Techn. Univ., 1991, p.29.

47. Frolov S.M., Tlmmler J., Foth P. Ttie effect of inert particle evaporation on the chemical reaction in a cc nbustlble medlun. Ibid, p.63.

46. Frolov S.M., Gelfand B.E., Llpatnlkov A.N., NazarOv I.P. Preflame self-ignition and shock formation In an Internal combustion engine. Proc. 12th Intern. Syropos. Combust. Processes, Blelsko-Blala, 1991, p.82.

49. Gelfand B.E., Frolov S.M., Nettleton M.A. Gaseous detonatlons-a selective review. Prog. Energy Combust. Scl., 1991, v.17, p.327-371.

50. Gelfand B.E., Frolov S.M., Medvedev S.P., Tsyganov S.A. Three cases of shock wave focusing in a two-phase combustible medlura. Proc. 16th ISSV, Senday, Tohoku Univ., 1991, p.F22.

51. Фролов C.M., Гельфанд Б.Е., Борисов А.А. Простая модель детонации в системе газ-пленка с учетом механического .уноса горючего. ФГВ, 1965, »1, с.110-117.

52. Frolov S.M., Gelfand B.E. Shock wave attenuation In partially confined channels. Shock Waves. J,, 1992, V.2, No.2, p.112.

1'аОлЛ. Сьодка определяющих параметров для расчета ослабления УВ разними методами

Ха/п Средство ослабления <УВ .Г

I расширение сечения Ф~' (сй/йх)!

2 перфорация стенок (шП/2Ф)ех

3 регулярные препятствия (П/2Ф)?о-

4 засылка'1 Г,75(1-е)(есгр)-1х

5 газовзвесь-' 0'75свРр(Рр

6 решетки ' (ГС/8 )Сс<Зр П~3Х

7 пористьга забойки4) 0,5о(р° аГ1г

3 перфорированная перегородка ^ = 26(е-0-1- I)

5- каскад из п перфорированных перегородок ^ пХ,

1) <Зр - размер частиц, е - пористость засыпки;

2) сь - коэффициент аэродинамического сопротивления частицы пр числе Рейнольдса => оо, - массовая концентрация частиц, р° плотность материала частиц;

3) й - разуер узлов решетки, Ъ. - расстояние между узлами решетки;

4) о - плотность пористого оОразца, а - характерный размер ячейки р°- плотность материала перемычек;

5) е - проницаемость перегородки;

6) в отсутствие взаимного влияния перегородок.

Рис.3

А.МПа ......1(Г

Puc.4

Рис.5

О 0,Z 0,4 0,6 O.s 6

2,5

M

1.5

о 4 л 5 • 6 * 7

оЯ ч

Гвм

5 10 15 СиП9\х

M

Рис.6

Рис.7

no.wnrnmvK Iirjjnm /Л л Л

'"■" Я. U 5 T«r»V WO

. Типография МЭИ, Кркиокпаристаи, 13.