Лазерная диагностика микропроцессов, возникающих при взаимодействии ударных волн с жидкими и твердыми частицами тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

РГБ Од

3 1 т :::

На правах рукописи

БОЙКО Виктор Михайлович

ЛАЗЕРНАЯ ДИАГНОСТИКА МИКРОПРОЦЕССОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ УДАРНЫХ ВОЛН С ЖИДКИМИ И ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ.

01.02.05 - механика жидкостей, газа н плазмы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук.

Новосибирск -1995.

Работа выполнена в Институте теоретической и прикладной механики Сибирского отделения Российской Академии наук

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Митрофанов В.В.

доктор физико-математических наук, профессор Цыганов С.А.

доктор технических наук, старший научный сотрудник Дубнищев Ю.Н.

Ведущая организация:

Институт механики многофазных систем СО РАН, г. Тюмень.

Защита состоится " 14 " сентября 1995 г. в 15 час на заседании диссертационного совета Д 002.65.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Институте теплофизики СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск-90, пр. Академика Лаврентьева, 1.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Института теплофизики СО РАН.

Автореферат разослан " & " 199^г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук '

Р. Г. Шарафутдинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аетуальность проблемы. Возрастание объемов производства, хранения, транспортировки и переработки нефтепродуктов, горючих органических пылей и металлических порошков привело к большой заинтересованности в разработке эффективных мер предотвращения взрывов и, как следствие, к наблюдаемой в последние годы интенсификации исследований, направленных на более глубокое изучение взрывных явлений в двухфазных средах. Особую актуальность приобрели исследования, направленные на выяснение возможности возникновения в аэровзвеси детонационного режима горения и на выявление роли ударных волн в развитии взрыва.

Чтобы предсказывать пределы горения и детонации, рассчитывать скорость детонации, устанавливать условия инициирования и т.д., требуются детальные сведения о поведении частиц в релаксационной зоне за фронтом лидирующей ударной волны при температурах и давлениях, характерных для пылегазовых взрывов (Г = 1000 * 2500 К, Р= 1-^6 МПа). Поэтому необходима постановка экспериментов, направленных на изучение микроструктуры двухфазных течений, т.е. физических процессов, связанных с ускорением, деформацией, дроблением, испарением, воспламенением и горением капель и твердых частиц.

Для получения информации о динамических и структурных особенностях газовой и дисперсной фаз в нестационарных высокоскоростных двухфазных течениях требуется высокоинформативное диагностическое оборудование, обладающее высоким пространственно-временным разрешением и хорошей чувствительностью. В связи с этим возникла необходимость создания и внедрения в практику исследований ударно-волновых явлений в двухфазных средах, по-сущесгау, нового комплекса быстродействующей измерительной аппаратуры, основанной на использовании современных бесконтактных методов оптической регистрации.

Связь с государственными программами и НИР: работа по теме диссертации выполнялась в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института теоретической и прикладной механики СО РАН по теме: "Исследование физических процессов в двухфаз-

ных потоках смеси газа с частицами" (номер госрегистрации 01.09.20.001606).

Цель работы. Разработка и создание эффективных методов лазерной диагностики нестационарных высокоскоростных двухфазных течений. Проведение на их основе систематических комплексных экспериментальных исследований физических микропроцессов, генерируемых ударными волнами в газовзвесях дисперсных материалов.

Научная новизна:

0 На основе лазерного стробоскопа, генерирующего серии импульсов длительностью 30 не с регулируемыми числом импульсов (1 + 50) и интервалами (5 т 500 мке) между ними создан комплекс быстродействующих схем оптической визуализации высокоскоростных двухфазных течений. Впервые реализован метод многоэкспозиционной фоторегистрации частиц в высокоскоростных высокотемпературных гетерогенных потоках.

0 Методами многокадровой теневой лазерной визуализации и фоторазвертки свечения пламени исследована динамика ускорения, разрушения и воспламенения капель горючих жидкостей, что позволило уточнить механизм реализации срывного типа разрушения капли и получить более точные и достоверные данные по задержкам воспламенения жидких углеводородных топлив за отраженными и проходящими УВ в диапазоне температур 1000-г 2000 К. Впервые в идентичных условиях получены картины разрушения капель сильновязких (Рг ~ 1 Нс/м2) и маловязких (р; ~ 10"3 Нс/м2) жидкостей.

0 Впервые исследовано влияние концентрации частиц на динамику ускорения и разлета облаков твердой дисперсной фазы при их сверхзвуковом обтекании. Определено значение критической концентрации, при которой начинают проявляться эффекты "стесненности", приводящие к существенному изменению ускорения частиц. Показано, что этот эффект связан с формированием "коллективной" головной УВ перед облаком частиц.

О Экспериментально показана возможность разогрева газа при торможении сверхзвукового потока на облаке частиц.

О Впервые методом лазерного "ножа" измерены скорости частиц внутри ствола детонационной установки, зарегистрирован процесс их разрушения при плавлении материала частиц в высокотемпературном потоке газа.

О Методом фоторазвертки свечения пламени исследованы процессы воспламенения порошков А1 и угольных пылей за отраженными УВ (7"= 1000 -г 2000 К). Обнаружено поджигающее воздействие мелких частиц. Получено выражение, описывающее задержки воспламенения угольных пылей в зависимости от содержания летучих, температуры и состава окислительной среды.

О Методом многокадровой теневой лазерной визуализации исследована динамика смесеобразования за проходящими УВ, скользящими над поверхностями жидких пленок и отложений пыли. Установлено, что увеличение толщины слоя газожидкостной смеси связано с ростом амплитуды волновых возмущений на поверхности пленки, а максимальная высота подъема смеси зависит от начальной толщины пленки.

0 Впервые исследован процесс образования двухфазной смеси за проходящими УВ, скользящими над слоями пылевых отложений с частицами размером > 50 мкм. Показано, что в механизме формирования двухфазного слоя принципиальную роль играют столкновения. Для частиц, вращающихся в сносящем потоке газа, важную роль может играть также сила Магнуса.

Практическая ценность работы. Разработанные методы быстродействующей лазерной визуализации легли в основу диагностического комплекса, предназначенного для лабораторных исследований высокоскоростных двухфазных течений, генерируемых ударными и детонационными волнами. Они также эффективно использовались при исследованиях: взаимодействия сверзвуковых двухфазных потоков с преградами; высокоскоростного соударении тел; динамических процессов в камерах сгорания дизелей; дробления струй различных жидкостей сносящим потоком газа и т.д. Эти методы могут найти дальнейшее применение при решении широкого круга задач в газодинамике многофазных сред, а также при исследовании различных бысгропротекающих процессов в физике взрыва, баллистических исследованиях и т.п.

Результаты, полученные при изучении динамики ускорения частиц за детонационной волной, использованы для оптимизации технологического процесса нанесения покрытий методом детонационного напыления.

Экспериментальные данные, относящиеся к исследованию процессов взаимодействия УВ с твердыми частицами, каплями, пленками жидкости и слоями порошковых материалов, могут быть полезны при разработке методов предотвращения взрывоопасных ситуаций, возникающих в промышленных установках при производстве и транспортировке горючих материалов, а также для совершенствования распылительных и энергетических устройств.

Достоверность полученных результатов обоснована комплексным использованием различных методов оптической визуализации; подробным анализом методических ошибок конкретных диагностических схем; сопоставлением результатов, полученных различными методами измерений; сравнением с результатами экспериментов, выполненных другими авторами.

Автор защищает:

1. Разработку комплекса быстродействующих схем лазерной визуализации для исследования нестационарных высокоскоростных двухфазных потоков;

2. Результаты исследования процессов .разрушения, воспламенения и детонации капель за ударными волнами;

3. Результаты исследования процессов ускорения и воспламенения твердых частиц за ударными и детонационными волнами;

4. Результаты изучения процессов образования двухфазной смеси за ударной волной, скользящей по поверхности жидкости и сыпучей среды.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на: П-1У, VI, VII Всесоюзных и Международных конференциях "Методы аэрофизических исследований" (Новосибирск, 1979, Красноярск, 1982, Новосибирск, 1986, Новосибирск, 1992, Новосибирск, 1994); Х-ХП Всесоюзных НТК "Высокоскоростная фотография и метрология быстропротекающих процессов" (Москва, 1981, 1983, 1985); Всесоюзных семинарах "Физические методы исследова-

ния прозрачных неоднородностеи" (Москва, 1981, 1987); Международных школах-семинарах "Современные экспериментальные методы исследования процессов тепло- и массообмена" (Минск, 1981, 1987); VIII, XI Международных симпозиумах по процессам горения (Польша, 1979, Польша, 1985); III, VI, VII Всесоюзных школах-семинарах по механике реагирующих сред (Междуреченск, 1980, 1986, Красноярск, 1988); Всесоюзной конференции по детонационному напылению (Киев, 1983); VIII-XIII Международных коллоквиумах по динамике взрыва и реагирующих систем (СССР, 1981, Франция, 1983, США, 1985, Польша, 1987, США, 1989, Япония, 1991); I-VI Международных коллоквиумах по взрывам пылей (Польша, 1984, 1986, 1988, 1990, 1993, Китай, 1994); VI Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Ташкент, 1986); VIII-X Всесоюзных симпозиумах по горению и взрыву (Ташкент, 1986, Суздаль, 1989, Черноголовка, 1992); XVII Международном симпозиуме по ударным волнам и ударным трубам (США, 1989), на семинарах академика Нако-рякова В.Е. (ИТФ, Новосибирск), член-корр. Фомина В.М. (ИТПМ, Новосибирск) и других.

Личный вклад. Разработка лазерного стробоскопа и методов диагностики, постановка задач исследования, способы решения и полученные при этом основные научные результаты принадлежат автору. Реализация диагностических схем, создание установки и экспериментальные исследования выполнялись сотрудниками научного коллектива под руководством и при участии автора.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 работы в отечественных и зарубежных изданиях, основные результаты представлены в [1-37].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 276 наименований и приложения. Содержит 296 страниц, в том числе 106 рисунков и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, отмечаются особенности развиваемого направления и его главные задачи, сформулированы основные положения и наиболее важные научные результаты, выносимые на защиту.

Глава 1. Детонация газовзвесей жидких и твердых дисперсных материалов. Задачи и методы исследования.

Проведен обзор литературы и рассмотрено современное состояние исследований гетерогенной детонации газовзвесей жидких и твердых горючих дисперсных материалов. Большой вклад в развитие этого направления газодинамики многофазных сред в нашей стране внесли коллективы ученых под руководством Борисова A.A., Гельфанда Б.Е., Коробей-никова В.П., Левина В.А., Митрофанова В.В., Нигматулина Р.И., Фомина В.М., Цыганова С.А. и другие. Среди зарубежных - это коллективы ученых из: Мичиганского университета, США (Nicholls J.A.), Варшавского технического университета, Польша (Wolanski Р.), Мак-Гильского университета, Канада (Lee J.H.), лаборатории г. Аахен, Германия (Groenig Н.), университета г. Пуатье, Франция (Veyssiere В.) и др.

Одна из основных задач данной проблемы - это изучение процессов воспламенения жидких и твердых частиц за фронтом лидирующей У В. А поскольку на воспламенение и горение гетерогенных систем помимо кинетических процессов окисления существенное влияние оказывают физические процессы, ответственные за подготовку горючей смеси, то требуется также более детальное изучение процессов скоростной и тепловой релаксации частиц, их дробления, испарения и других физических явлений.

Эффективность экспериментальных исследований в данном направлении обусловлена прежде всего возможностями методов диагностики. Диагностика двухфазных потоков имеет целый ряд специфических особенностей и включает в себя большой комплекс методических вопросов, связанных с необходимостью измерения широкого круга параметров как несущей, так и дисперсной фаз. При диагностике нестационарных высокоскоростных двухфазных течений, генерируемых ударными и дето-

национными волнами, возникают дополнительные сложности связанные с импульсным характером процессов (10"2т- 10"4 с), высокими скоростями потоков (о = 10 - 103 м/с), малыми размерами частиц (7/ -1 ^ 103 мкм), сопровождающимися в ряде случаев интенсивным свечением несущей и дисперсной фаз (Г - 2000 - 5000 К). Сложность подлежащих исследованию физических процессов, их быстропротекаюгций характер и другие практические трудности привели к необходимости развития и использования современных оптических методов исследования потоков, важное место среди которых занимают методы визуализации. Рассмотрены оптические методы регистрации быстропротекающих процессов (БПП), кинематические методы измерения скорости дисперсной фазы, методы автоматизации обработки изображений двухфазных потоков. Показано, что наиболее перспективными для диагностики нестационарных высокоскоростных двухфазных течений являются оптические методы визуализации с фотографической регистрацией изображений, основанные на использовании стробоскопических источников света.

Глава 2. Быстродействующие методы лазерной диагностики нестационарных высокоскоростных двухфазных потоков.

Основная задача, возникающая при развитии методов оптической диагностики для исследования БПП в двухфазных средах, связана с разработкой мощного источника света, который должен обеспечить: малую длительность экспозиции ти (при о ~ 103 м/с, Яо~ Мс1тЬ1 ~ 105 м, т„ = (I/ V ~ 10" , с); возможность работы в стробоскопическом режиме с регулируемыми числом импульсов N и интервалами между ними Д£; возможность точной синхронизации импульсов подсветки с исследуемым процессом; высокую спектральную яркость, превосходящую интенсивное собственное излучение исследуемых объектов; высокую пространственную и временную когерентность; малую угловую расходимость излучения с однородным распределением энергии по сечению луча. Такой источник света создан на основе рубинового лазера с модуляцией добротности. Разработана схема управления модулятором, обеспечившая стробоскопический режим работы лазера с регулируемым N. точно задаваемыми М и жесткую синхронизацию с исследуемым процессом. Исследование возможностей данного стробоскопа показало, что он позволял получать от 1 до 50 импульсов света длительностью 30 не, At устанавливались в пределах от 5 до 500 мке через 1 мкс. Нестабильность временных

9

интервалов - ±0.1 мкс. Точность синхронизации серии импульсов относительно начала исследуемого процесса - ±0.1 мкс. Энергия излучения, приходящаяся на один импульс, ~ 0.05 Дж при М > 40 мкс. Для увеличении выходной энергии применялся квантовый усилитель с коэффициентом усиления ~ 10.

На основе лазерного стробоскопа реализованы:

• метод высокоскоростной импульсной киносъемки БПП. При этом длительность экспозиции, число импульсов и интервалы между ними задавались стробоскопом, а для пространственного разделения кадров использовались высокоскоростные камеры с вращающимся зеркалом (ВФУ-1, ЖФР-3);

• метод многоэкспозиционной фоторегистрации высокоскоростных двухфазных течений;

• комплекс быстродействующих методов лазерной визуализации.

Комплекс вкшочает:

• теневые и шлирен методы регистрации изображения частиц и мик-ронеоднородностей поля плотности газа;

• метод импульсного лазерного "ножа", позволяющий фиксировать изображения частиц и траектории их движения в заданной локальной плоскости исследуемого потока;

• двухэкспозиционную однолучевую голографию трехмерных ансамблей частиц.

Кратко рассмотрены методы визуализации, дан анализ их пространственного и динамического разрешения. Изложен принцип многоэкспозиционной фоторегистрации двухфазных течений и приведены результаты ее реализации для измерения поля скоростей в сверхзвуковых потоках. В частности, впервые по этой методике измерены скорости частиц в высокоскоростных (V > 100 м/с) двухфазных потоках.

Визуальная обработка многокадровых и многоэкспозиционных изображений двухфазного потока позволяет измерять статические и динамические параметры индивидуальных частиц, исследовать характер изменения скорости, размеров и формы частиц во времени и, тем самым, получать информацию о физических процессах, протекающих при взаимодействии частиц с потоком газа. Однако с увеличением концентрации частиц структура изображений сильно усложняется, и при визуальной

обработке встречаются значительные трудности, часто непреодолимые из-за невозможности идентификации последовательных изображений частиц. Для измерений в таких условиях был реализован метод когерентно-оптической обработки многоэкспозиционных изображений двухфазного потока, позволяющий по распределению интенсивности света в пространственном спектре определять функции распределения частиц по размерам и скоростям. Рассмотрены физические основы метода, проведены модельные опыты, отработана схема получения и регистрации пространственных спектров и описано устройство для их фотометрирования с автоматическим вводом данных в ЭВМ. Приведены результаты обработки двухэкспозиционных голограмм дисперсного потока. Программы восстановления функций распределения частиц по размерам и скоростям, разработаны А.Е.Булышевым и Н.Г.Преображенским (ИТПМ СО РАН).

Разработанная быстродействующая лазерная аппаратура является многофункциональной и дает возможность измерять широкий круг параметров дисперсной фазы. Высокие технические характеристики источника света существенно повысили временное разрешение диагностических схем, что позволило на качественно более высоком уровне осуществить постановку экспериментов, направленных на выяснение основных физических закономерностей взаимодействия ударных и детонационных волн с жидкими и твердыми частицами. Для реализации этих опытов была создана необходимая экспериментальная база, основными элементами которой являются: ударная труба с системами ввода частиц, комплекс диагностической аппаратуры для наблюдения за частицами в потоке газа, схемы управления и синхронизации. Параметры ударной трубы: длина камер высокого и низкого давления соответственно 1.5 и 5 м, сечение канала рабочей секции - 52x52 мм2, толкающий газ - гелий при Р = 1.2 * 10 МПа, рабочий газ - воздух, кислород и смеси кислорода с азотом при начальном давлении 0.01 + 0.1 МПа, диапазон чисел Маха УВМ = 1.5*4.5.

Глава 3. Взаимодействие ударных волн с каплями горючих жидкостей.

Приведены результаты экспериментального исследования процессов взаимодействия проходящих (ПУВ) и отраженных (ОУВ) УВ с каплями различных жидкостей. Серии фотографий, полученные методом многокадровой теневой лазерной визуализации, дают качественные изображения высокоскоростных двухфазных течений и позволяют с вы-

11

сокой точностью измерять характерные временные и масштабные параметры элементарных процессов, приводящих к разрушению и воспламенению капли. В каждом опыте одновременно определялись несколько динамических характеристик исследуемого процесса, в частности, скорости ПУВ и ОУВ, ускорение, деформация и разрушение капли, формирование и трансформация облака микрораспыла, испарение микрокапель, а также момент, место и характер воспламенения горючей смеси, наличие взрывных волн и скорость их распространения.

В диапазоне М = 2-г4 подтверждено наличие характерных для двухфазной детонации срывного и взрывного типов разрушения капли. Рассмотрены два возможных механизма реализации срывного разрушения: 1) - дробление за счет "обдирки" пограничного слоя жидкости с экватора капли (Runger A.A.) и 2) - срыв частиц с гребней волновых возмущений, образующихся на наветренной поверхности капли при развитии неустойчивости Кельвина-Гельмгольца (Mayer Е.). Для выявления возможности и условий реализации этих механизмов при М > 2 были выполнены серии опытов с каплями различных жидкостей. Впервые в идентичных условиях (We = 5-104, Re= 2-105) получены картины ускорения, деформации и дробления капель сильновязких (глицерин, р;~1Нс/м2) и маловязких (вода, спирт, р; ~ 10"3 Нс/м2) жидкостей. Показано, что разрушение капли глицерина в начальной стадии осуществляется по механизму 1, тогда как срывное разрушение капель маловязких жидкостей осуществляется по механизму 2.

Получен критерий смены механизмов срывного типа разрушения. Показано, что при выполнении условия We > 1.7104Lp"1/2 дробление капель происходит по второму механизму. При этом средние размеры срываемых микрочастиц и время индукции срыва удовлетворительно описываются выражениями:

d, = 547tp/2/3a1/3p/"1/3(pu2/2)"2/3, 480ц;1/3о1/6р/1/3(рм2/2)"4/3.

Здесь er, р/, ц/ - поверхностное натяжение, плотность и вязкость жидкости; и, р - скорость и плотность газа.

Экспериментально установлено, что срыв микрочастиц происходит одновременно с большого количества гребней, генерируемых неустойчивостью на лобовой поверхности капли маловязкой жидкости. С учетом этого получена качественная зависимость скорости массоуноса от ряда

определяющих параметров процесса аэродинамического дробления капли:

dmldt-doW^'Wipu/l)1".

Исследована динамика ускорения капель различных жидкостей (глицерин, спирт, вода) в ударных волнах при М = 2-4. Установлено, что, несмотря на существенное различие процессов деформации и механизмов разрушения капель, перемещение их ядер в начальной стадии ускорения до момента t=\.2to происходит по одинаковым траекториям x/do = 0.85(£/fo)2, где to = (с?/м)(р;/р)1/2 - характерное время взаимодействия. Наблюдаемому темпу ускорения ядра капли соответствует коэффициент аэродинамического сопротивления Сл =2.3.

Отработана методика измерения задержек воспламенения {tjg) капель при помощи многокадровой теневой лазерной визуализации и фоторазвертки свечения пламени, позволяющих регистрировать как временные, так и пространственные характеристики процесса. Подготовка горючей смеси из распыленного топлива и окислителя осуществлялась за ПУВ, а ее воспламенение - за ОУВ. Такой подход позволил контролировать степень разрушения капли и намного облегчил интерпретацию регистрируемой информации, что повысило достоверность и точность получаемых данных. Зарегистрированы характерные режимы воспламенения и горения капли: а) детонационно-подобный; б) дефлаграционно-подобный; в) наличие одновременно двух режимов (а, б), возникающих в разных участках облака микрораспыла с существенно неоднородным распределением концентрации топлива и протекающих независимо друг от друга. Установлено, что очаг воспламенения находится, как правило, в глубине облака горючей смеси.

Задержки воспламенения (t{g) определялись как время нахождения очага воспламенения в области высокой температуры за фронтом ОУВ, т.е. интервалом от момента пересечения фронтом ОУВ точки воспламенения до момента появления свечения. Получены данные для жидких углеводородных топлив (тридекан, керосины ТА, Т-15, дизельное топливо летнее) в зависимости от состава (воздух, кислород) и температуры окислительной среды (рис. 1), которые удовлетворительно описываются выражением:

t^ = А-(Р/Ро)-17-ехр(63/ДТ), с,

где А = 2.56-Ю -5 - для тридекана и керосинов; А = 1.25-10-5 - для дизельного топлива; Р - парциальное давление кислорода, Ро - 0.1 МПа, Я = 8.314-Ю-3 кДж/(моль-К).

104/Г, К"1

Рис. 1. Задержки воспламенения капель углеводородных топлив в ОУВ.

¿ = 2 мм, Ps = 2.3 МПа, (светлые значки - дефлаграция, темные - детонация).

В серии модельных опытов с цепочкой монодисперсных соосно расположенных капель тридекана в атмосфере чистого кислорода исследованы условия инициирования проходящей УВ детонации в газовзвесях с крупными каплями и закономерности перехода детонации к низкоскоростному режиму. Установлено, что воспламенение цепочки капель за фронтом ПУВ наблюдается при М>3.0. При этом tig в ПУВ соответствуют данным, полученным за ОУВ. Из очага воспламенения по облаку распыленной жидкости распространяется волна горения со скоростью >2000 м/с (скорость ПУВ ~ 1000 м/с). Детально исследованы различные стадии сближения пламени и УВ, характеризуемые интервалом времени ti между моментами прохождения исследуемой области фронтами УВ и волны горения. Зарегистрировано торможение пламени по мере приближения фронта горения к фронту УВ при if < ¿ь , где £ь = 4.5io - характер-

ное время полного разрушения капли. На заключительной стадии ОU « th) распространение волны горения представляет собою серию последовательных микровзрывов в следах разрушенных капель. Эти взрывы генерируют сильные волны сжатия, догоняющие и подпитывающие ударный фронт, что наблюдалось ранее в работах Dabora E.K. (1932), Sichel М. (1982).

Обнаружено, что инициирование микровзрывов осуществляется химически активными продуктами, образующимися при сгорании предыдущей капли. Достигнув границы облака микрораспыла в следе капли, детонация гаснет, а продукты детонации сносятся конвективным потоком. Таким образом быстрое сгорание подготовленной смеси в следе капли сменяется относительно медленным сносом продуктов горения до следующего очага воспламенения. При этом среднее значение скорости пламени равно скорости лидирующего фронта и при 1000 м/с фронт пламени отстает от фронта УВ на 30-50 мкс.

Глава 4. Экспериментальное исследование процессов взаимодействия твердых частиц с ударными и детонационными волнами.

Методом лазерного "ножа" исследована динамика ускорения одиночных калиброванных сферических частиц за УВ. Получена зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления сферических частиц от относительного числа Маха потока Cd = /(Re,M,) при смене режима обтекания от сверхзвукового к дозвуковому (1.2 > Mi >0,8, 104 < Re < 105), которая согласуются с данными других авторов, полученных в аэродинамических трубах и на баллистических трассах. Эти данные для одиночной сферической частицы хорошо описываются корреляционными зависимостями Хендерсона.

Впервые исследовано влияние концентрации частиц на характер ускорения и разлета облаков дисперсной фазы при взаимодействии со сверхзвуковым потоком газа за фронтом УВ. Установлено, что при увеличении объемной концентрации частиц до значений ф~ 0.5^-1% начинают сказываться эффекты "стесненности", приводящие к существенному (почти в 2 раза) изменению ускорения частиц на передней к набегающему потоку границе облака (рис. 2).

50

Динамика ускорения передней границы облака частиц бронзы.

М = 2.8, Р1 = 0.1 МПа, <3 = 80 - 130 мкм, р = 8.6 г/см3.

Рис. 2.

О

100

150 1,мкс

Теневая визуализация, позволяющая наряду с изображениями частиц регистрировать и микронеоднородности поля плотности газа, показывает, что основная причина наблюдаемого эффекта связана с изменением волновой структуры, формирующейся на частицах при сверхзвуковом обтекании. Из фотографий следует, что при низкой концентрации дисперсной фазы (<р~0.01%) скачки уплотнения формируются около каждой частицы. Темп ускорения частиц в облаке соответствует ускорению одиночных частиц в сверхзвуковом потоке с С а ~ 0.7. С повышением концентрации ударные скачки, взаимодействуя друг с другом, перекрываются и создают общий ударный фронт. Перед облаком формируется "коллективная" головная УВ, и, как следствие, происходит смена режима обтекания частиц от сверхзвукового к дозвуковому и связанное с этим уменьшение Са до значений ~0.4, характерных для дозвукового режима.

Впервые изучена динамика ускорения металлических частиц в высокоскоростном высокотемпературном газовом потоке за детонационной волной. Методом лазерного "ножа" в режиме многоэкспозиционной фоторегистрации получены профили скорости частиц внутри ствола детонационной установки и за его срезом при различной глубине загрузки порошка. Установлено наличие двух характерных фаз ускорения частиц, связанных с изменением скорости продуктов детонации в трубе. Наибольшее изменение скорости происходит в первые 100 мкс после старта частиц и обусловлено большой скоростью потока газа непосредственно за фронтом ДВ. Второй этап ускорения начинается после выхода детона-

ции на срез и последующего распространяется волны разрежения внутрь трубы.

В этих же экспериментах был зарегистрирован эффект разрушения металлических частиц при взаимодействии с высокотемпературным потоком газа за фронтом ДВ. Определены времена задержки этого процесса, изучен характер разрушения различных частиц и показано, что этот эффект связан с плавлением материала частиц. Установлено, что частицы, имеющие одинаковые начальные размеры, на выходе из ствола движутся с существенно различными скоростями. Это связано с наличием в потоке как неразрушенных частиц, так и осколков, образующихся в результате дробления исходных частиц. Показано, что процесс дробления во многом определяет конечную скорость дисперсной фазы.

С помощью метода фоторазвертки исследовано воспламенение и горение порошков Mg и А1 в атмосфере чистого кислорода за ОУВ при Т - 1000 4- 2000 К. На фоторазвертках отчетливо видны изображения отдельных горящих частиц. Установлено, что воспламенение начинается с мелких частиц. Время горения частицы tc> определяемое по длине яркой части трека, в несколько раз меньше задержки ее воспламенения. Отмечен широкий спектр значений tjg и tc для отдельных частиц в каждой фракции, полученной ситовым рассевом. Причем tjg для частиц с одинаковой длительностью горения могут различаться в несколько раз. При снижении температуры среды растет величина tig и уменьшается число воспламенившихся частиц.

Установлено, что момент появления свечения при возгорании частиц полидисперсной фракции не зависит от массы навески, поэтому для полидисперсных порошков целесообразно определять именно по моменту появления первых воспламенившихся частиц. При увеличении концентрации частиц tig не изменяется, однако существенно возрастает общее время горения навески, что связано с воспламенением все более крупных частиц данной фракции. Последнее обусловлено поджигающим действием мелких частиц. На рис. 3 приведены данные tig порошков А1 в зависимости от температуры кислорода за ОУВ.

0.5

о м»

0.2

0.1 0.05

о ОО а a О в в в 1

II I S в в в

н 8 9 в в

С 1 D 3 9 е и

О d = 3 -5 м™ 99.2%' AI

□ d = 0 - 20 ЮМ 89.4% А] + 10Ш Fc

О пира AI

О" у расчет (d = 4 мхм)

е в аиомалмюе воспла«снепйе

^ Оп

7

10

104/Г, К"1

Рис. 3. Задержки воспламенения порошкоз алюминия в кислороде за ОУВ.

Обращает внимание резкое возрастание tig при приближении температуры среды со стороны высоких значений к некоторому критическому значению Tig ~ 1800 К. Влияние вида порошков на tig не обнаружено, хотя исследуемые образцы отличались как по форме частиц (сферодизированные порошки, алюминиевая пудра), так и по составу металла (99.2 % А1; 89.4% А1 + 10.6 % Fe). Наблюдается удовлетворительное количественное совпадение измеренных t{g со временем прогрева частиц до температуры воспламенения Т{д , что позволяет использовать выражение:

Psd2

t* =

12Л

, Г-Г0

ct In —-^Г- +

Т - Ъ

19

АН Т-Т„,

при оценке задержки воспламенения частиц А1 и Mg в исследованном диапазоне параметров. Здесь Т, X - температура и коэффициент теплопроводности газа; р5, cs, Tm, АН - плотность, теплоемкость, температура и теплота плавления материала частицы; То =290 К. Для частиц А1 удовлетворительное соответствие имеет место при Г,? = 1820 К, для частиц Mg при Tig = 1368 К.

В описываемых экспериментах было обнаружено аномальное воспламенение промышленных порошков А1 при температурах среды, значительно меньших критической Т{д —1800 К (рис. 3, темные значки). Этот эффект не получил пока должного объяснения, но может иметь большое

6

9

8

5

практическое значение при оценке взрывобезопасности производств, имеющих дело с.порошками типа АСД-1, АСД-4. Отметим его характерные особенности: малая доля воспламенившихся частиц (<0,001 % по массе порошка); одновременно воспламеняются частицы разных размеров, в том числе сравнительно крупные; задержки их воспламенения сравнимы со значениями tig вблизи Г « 1800 К и составляют 0.2 + 2мс; наблюдается большой разброс значений tig при одинаковых условиях опытов; при увеличении концентрации отдельные самовоспламенившиеся частицы оказывают поджигающее действие и приводят к воспламенению всего облака газовзвеси.

На одном из первых мест по распространению и практической значимости находятся газовзвеси различных органических пылей (угольной, хлопковой, зерновой, текстильной и др.). Характерной особенностью, присущей всем органическим пылям, является способность выделять при нагревании летучие вещества, которые в значительной степени определяют условия воспламенения и взрывные свойства пылей. В связи с этим исследовано влияние летучих на задержки воспламенения газовзвесей угольных пылей. Опыты выполнены в ОУВ с пылями каменных углей с содержанием летучих V0 = 9, 26 и 55 %, из которых ситовым рассевом выделена фракция d < 40 мкм. Получены данные по задержкам воспламенения этих пылей в воздухе и в атмосфере чистого кислорода в зависимости от температуры за ОУВ (рис. 4, а, б).

Установлено наличие влияния летучих на и нелинейный характер зависимости lg tig= /(1/Г). Показано, что исследуемый процесс определяется как кинетикой воспламенения летучих, так и кинетикой выхода летучих, которые в разной степени влияют на задержки воспламенения в зависимости от состава и температуры среды. В частности, сопоставление полученных данных для пыле-воздушной с t^ для метано-воздушных смесей (Zellner К. et al., 1983) дает основание считать, что в диапазоне температур среды Г = 1300 -г 1700 К задержки воспламенения в основном определяются кинетикой воспламенения летучих. Для пыле-кислородной смеси определяющая роль в формировании tig принадлежит механизму выхода летучих.

Рис. 4, а. Задержки воспламенения угольных пылей в воздухе за отраженными УВ. (с! < 40 мкм).

104/Т, К"'

П Уо = 0,09 О Уо = 0,26 в ОУВ О Уо = 0,55 — 1% СН4

Рис. 4, б. Задержки воспламенения угольных пылей в чистом кислороде за отраженными и проходящими УВ. (а 5 40 мкм).

юуг. к-

На основе анализа известных моделей воспламенения угольной частицы и экспериментальных результатов других авторов по задержкам воспламенения метана в УВ получено выражение удовлетворительно описывающее данные по задержкам воспламенения различных образцов

угольной пыли с размерами частиц ~ 1 мкм как в атмосфере чистого кислорода, так и в воздухе:

^ = 3 • Ю-6 - 55 • Ю-6 1п(1 - 0.04 / Г0)ехр(83 / КТ$) + + 2 • 1О"9Го03(Р / Р0у(^К) ехр(190 / ЯТ5), с,

Это выражение можно рекомендовать для оценки задержек воспламенения и для полидисперсных фракций, поскольку в большинстве реальных ситуаций эти фракции содержат достаточно мелкие частицы.

Зарегистрировано воспламенение угольных частиц (I < 40 мкм и Уо = 55 % в ПУВ. Показано, что при одинаковой статической температуре за фронтом волны воспламенение в падающей волне происходит в 5-10 раз быстрее, чем в отраженной, что согласуется с результатами других авторов.

Для объяснения данного эффекта выдвинуто предположение, что необходимый дополнительный разогрев газа в период скоростной релаксации фаз за фронтом ПУВ складывается из большого количества малых добавок температуры при торможении на последовательности частиц. При этом температура газа должна увеличиваться по мере продвижения вдоль облака газовзвеси. Для проверки данной гипотезы была выполнена серия опытов с целью определения величины изменения параметров несущей фазы при взаимодействии с облаком частиц.

Важно подчеркнуть, что до настоящего времени еще не разработаны прямые методы измерения параметров газа в неравновесных двухфазных потоках. Как исключение, в сверхзвуковых двухфазных течениях возможно определение мгновенного значения числа М) потока по углам Маха акустических возмущений, уверенно регистрируемых методом многокадровой теневой лазерной визуализации. Далее из уравнений движения и неразрывности по измеряемой скорости и ускорению частицы могут быть найдены локальные значения плотности и скорости газа в облаке, и по измеренным М1 и и оценены изменения температуры несущей фазы вдоль облака дисперсной фазы:

Т/Го = ("/«оЖМю/МО2.

Эффект разогрева газа за УВ в инертной пылевзвеси экспериментально обнаружен при ср~2-10-3 на длине запыленной области ~ 2 см. При большей концентрации и протяженности пылевого облака этот эф-

фект имеет более выраженный характер и, в случае реагирующих смесей может приводить к существенному уменьшению tig.

Глава 5. Взаимодействие ударных волн с отложениями пылей и пленками жидкостей.

Вопрос о механизмах и динамике образования горючих смесей из газообразного окислителя и отложений топлива является одним из ключевых в проблеме гетерогенной детонации предварительно несмешанных фаз. Поэтому была поставлена серия экспериментов по изучению взаимодействия УВ (М = 2.0 - 3.0) с отложениями пылей и пленками жидкостей. Использование многокадровой теневой лазерной визуализации позволило на качественно более высоком уровне исследовать динамику образования двухфазных смесей за проходящей УВ, скользящей по поверхности слоя дисперсной фазы.

Оптические наблюдения показали, что под воздействием скользящего газового потока на поверхности пленки жидкости генерируются возмущения, амплитуда и длина волны которых растут с увеличением времени взаимодействия. В течение всего процесса отчетливо видны "шквальные" волны, с гребней которых срываются микрочастицы. Микрораспыл сносится потоком газа и заполняет ложбины между гребнями. При этом толщина слоя двухфазной смеси практически равна амплитуде волн. Это хорошо видно на кадрах, полученных в опытах с жидкостями с низкой температурой кипения, поскольку теневые изображения паровой и конденсированной фаз. хорошо разделяются и из-за быстрого испарения микрокапель в облаке микрораспыла можно отчетливо различить гребни волновых возмущений. Обнаружено, что максимальные значения высоты подъема газожидкостной смеси зависят от начальной толщины пленки жидкости. Насыщению соответствует момент, когда скорость перемещения поверхностных волн достигает значений сравнимых со скоростью спутного потока газа за фронтом УВ. Получены данные о динамике роста толщины h двухфазного слоя во времени для воды, спирта, масла ВМ-4 и глицерина. Показано, что скорость роста не зависит от вязкости и поверхностного натяжения жидкости и удовлетворительно описывается выражением

dh/dt = 0.6u(p /р/)°5.

Эти наблюдения подтверждают и дополняют результаты экспериментов Воробьева М.В., Лесняка С.А. и др. (1976), Борисова A.A., Гельфанда Б.Е.идр. (1981).

Впервые исследован процесс образования двухфазной смеси за ПУВ, скользящими над слоями пылевых отложений с частицами размером 50 + 500 мкм и плотностью ps = 1.2 -н 8.6-г/см3. Высокое статическое и динамическое пространственное разрешение оптической схемы визуализации (не хуже 30-40 мкм) позволило проследить за динамикой перемещения отдельных частиц в процессе образования газовзвеси и определить характер изменения концентрации в заданной области канала в любой момент времени. Установлено, что в процессе взаимодействия с УВ происходят следующие характерные изменения: увеличивается шероховатость поверхности засыпки, растет толщина сыпучего слоя, отдельные частицы отрываются с поверхности слоя и уносятся газовым потоком, над поверхностью засыпки образуется растущий по толщине двухфазный слой, концентрация дисперсной фазы в котором уменьшается к его верхней границе. Получены данные о динамике подъема дисперсной фазы в зависимости от размера и плотности частиц и интенсивности УВ (рис. 5). Фиксировались два параметра: максимальная высота подъема отдельных частиц h+ (ф £ 0.01%) и высота верхней границы "сплошного" (оптически непрозрачного) слоя порошка h. (ф ~ 1%).

Для выявления механизмов подъема достаточно крупных частиц (d > 50 - 100 мкм) в условиях, когда отсутствуют причины, приводящие к возмущению газового потока, была поставлена серия опытов, в которых изучалось взаимодействие УВ с "одиночными" частицами, расположенными на полированной поверхности нижней стенки ударной трубы. Установлено, что частица движется вдоль поверхности и не поднимается вверх до тех пор, пока она не столкнется с какой-либо преградой, например, с группой частиц или со специально установленной на поверхности стенки проволочкой. В опытах, когда "одиночные" частицы в исходном состоянии располагались за преградой, в 10-20 раз превышающей их размеры и приводящей к турбулизации газового потока, подъема также не наблюдалось. Эти факты свидетельствуют о принципиальной роли эффекта столкновения в подъеме дисперсной фазы. Поэтому подъем частиц, расположенных на "гладкой" поверхности, можно осуществить

только в случае их "множества", т.е. при реализации условий, когда они соударяются между собой.

1 Э

О h+> Р=1.2г/сы' в h_, р= 12r/W> □ h+, р = 8.6г/<лр В h_, р=8.6г/смЗ /

у Г О ©

/ 1 »

С V о © е а о >

/Г U

а Р ® -Н-еНГВ В 1 „ Б к Н в S3 Б j

Рис. 5. Динамика подъема сферических частиц оргстекла и бронзы. М = 2.7, Р| =0.01 МПа, 6 = 200 + 250 мкм.

200 400 t, икс

Анализ результатов по динамике подъема сферических частиц обнаружил отчетливо проявляющуюся параболическую зависимость максимальной высоты подъема от времени. Это указывает, что на частицу, находящуюся в области двухфазного течения, где отсутствуют столкновения, продолжает действовать подъемная сила. По нашему мнению эта сила может быть обусловлена эффектом Магнуса. На основе этого предположения получено выражение для высоты подъема частиц:

h(t) = Ьт{1 + (1 + t/т)[1п(1 + t/i) -1]}, где b = AvJCd = 8/3-oxi/Q/; х = ^ • - характерное время скоростной

релаксации, со - угловая скорость вращения частиц. Показано, что удовлетворительное количественное совпадение значений h+(t), определенных экспериментально и из расчета, наблюдается при Ь = 50 м/с.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе лазерного стробоскопа создан комплекс методов диагностики физических микропроцессов в нестационарных высокоскоростных высокотемпературных двухфазных течениях.

2. Отработана методика когерентно-оптической обработки многоэкспозиционных изображений двухфазного потока для получения информации в условиях больших концентраций дисперсной фазы.

3. Создан экспериментальный комплекс для реализации экспериментов, направленных на выяснение основных физических закономерностей взаимодействия ударных и детонационных волн с жидкими и твердыми частицами.

4. Методами теневой лазерной визуализации и фоторазвертки свечения пламени на качественно более высоком уровне исследована динамика ускорения, разрушения и воспламенения капель горючих жидкостей в ударных волнах при М = 2 * 4. Показано, что срывной тип разрушения капель маловязких ~ 10"3 Нс/м2) жидкостей осуществляется по механизму развития неустойчивости сдвигового течения на ее поверхности. Получены данные по задержкам воспламенения жидких углеводородных топлив в диапазоне изменения температуры среды 1000 + 2000 К и найдены аппроксимирующие зависимости. Детально прослежена динамика трансформации скорости волны горения от момента ее инициирования УВ до момента выхода на режим низкоскоростной детонации в системах с крупными каплями. Установлено, что в режиме низкоскоростной детонации горючая смесь в следе разрушаемой капли за фронтом лидирующей УВ зажигается продуктами сгорания от предыдущей капли.

5. Исследована динамика ускорения твердых калиброванных частиц за УВ при смене режима их обтекания от сверхзвукового к дозвуковому и измерены коэффициенты аэродинамического сопротивления.

6. Впервые исследовано влияние концентрации частиц на динамику ускорения и разлета облаков дисперсной фазы при взаимодействии со сверхзвуковым потоком газа за фронтом УВ. Установлено, что при увеличении объемной концентрации до значений ср ~ 0.5 - 1 % начинают проявляться эффекты "стесненности", связанные с формированием "коллективной" головной УВ перед облаком частиц и приводящие к существенному изменению скорости движения дисперсной фазы.

7. Впервые исследована динамика ускорения металлических частиц, метаемых детонационной волной. Получены профили скорости частиц

внутри ствола детонационной установки и за его срезом при различной глубине загрузки порошка. Зарегистрирован эффект разрушения и изучен его характер для различных частиц, определены времена задержки этого процесса и показано, что данный эффект связан с плавлением материала частиц.

8. Методом фоторазвертки свечения пламени исследованы процессы воспламенения порошков Mg, А1 и угольных пылей за отраженными УВ (Т= 1000-г 2000 К). Обнаружено поджигающее воздействие мелких частиц. Определены критические значения температуры воспламенения и получены данные по задержкам воспламенения порошков различной дисперсности. Получено выражение, описывающее задержки воспламенения угольных пылей в зависимости от содержания летучих, температуры и состава окислительной среды.

9. Получены данные по задержкам воспламенения угольных пылей в проходящих УВ. Показано, что воспламенение в проходящей волне происходит в 5 -10 раз быстрее, чем в отраженной. Экспериментально установлена возможность разогрева газа при торможении сверхзвукового потока за фронтом проходящей УВ на облаке твердой дисперсной фазы.

10. Методом многокадровой теневой лазерной визуализации исследован процесс смесеобразования за проходящими УВ, скользящими над поверхностью жидкой пленки. Получены данные о динамике роста толщины газожидкостной смеси в зависимости от физических свойств жидкости, интенсивности УВ и начальной толщины пленки. Установлено, что увеличение толщины слоя двухфазной смеси связано с ростом амплитуды волновых возмущений на поверхности жидкости, а максимальная высота подъема смеси зависит от начальной толщины пленки.

11. Впервые исследован процесс образования двухфазной смеси за проходящими УВ, скользящими над слоями пылевых отложений с частицами размером 50 * 500 мкм и плотностью 1.2 + 8.6 г/см3. Получены данные о динамике подъема частиц. Показано, что в механизме формирования двухфазного слоя за УВ, скользящей вдоль поверхности слоя частиц размером > 50 мкм, принципиальную роль играют столкновения, приводящие к изменению направления их движения и появ-

лению вертикальной составляющей скорости. Для частиц, вращающихся в сносящем потоке газа, важную роль может играть также сила Магнуса.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Алхимов А.П, Бойко В.М., Папырин А.Н., Солоухин Р.И. О диагностике сверхзвуковых двухфазных потоков по рассеянному лазерному излучению И ПМТФ.-1978.-№2.-С.36-46.

2. Бойко В.М., Климкин В.Ф. Лазерный источник света с периодической модуляцией добротности электрооптическим затвором Керра // Оптические методы исследований газовых потоков: Материалы 2 Всесоюз. школы по методам аэрофизических исследований. - Минск: ИТМОАН БССР, 1979.-С.112-113.

3. Бойко В.М., Воланьский П., Климкин В.Ф. Особенности инициируемого лазерным излучением зажигания угольных частиц // ФГВ.-1981,-Т.17,- №1.-С.71-77.

4. Бойко В.М., Папырин А.Н. Быстродействующие методы лазерной диагностики гетерогенных потоков II Современные экспериментальные методы исследования процессов тепло- и массообмена: Материалы Междунар. шк.-сем. - Минск: ИТМО АН БССР, 1981.-Ч.2.-С.З-20.

5. Бойко В.М., Карнаухов A.A., Косарев В.Ф., Папырин А.Н. Метод многоэкспозиционной фоторегистрации частиц в высокоскоростных двухфазных потоках II ПМТФ.-1982,- №3,- С.64-71.

6. Алхимов А.П, Бойко В.М., Папырин А.Н. Применение лазер-доп леровских и стробоскопических методов для исследования высокоскоростных двухфазных потоков II Автометрия.-1982,- №3.-С.38-45.

7. Boiko V.M., Papyrin A.N., Poplavsky S.V. et al. High-speed laser photography of the mixture formation during the interaction of shock wave with liquid layer and dust layer // III Int. School of Explosibility of Industrial Dusts: Book of Papers. - Warszawa: WTU, 1982.-P.53-64.

8. Бойко B.M., Гавриленко Т.П., Григорьев В.В., Карнаухов A.A., Николаев Ю.А., Папырин А.Н. Быстродействующая лазерная визуализация частиц, метаемых детонационной волной // ФГВ.-1983.-Т.19,-№3.-С. 126-133.

9. Бойко В.М., Григорьев В.В., Ждан С.А., Карнаухов A.A., Папырин А.Н. Исследование динамики ускорения и нагрева металлических частиц за детонационной волной II ФГВ.-1983.-Т.19.-№4,-С. 133-136.

10. Boiko Y.M., Fedorov A.V., Fomin V.M., Papyrin A.N., Soloukhin R.I. Ignition of small particles behind shock waves II Shock Waves, Explosions and Detonations. Progress in Astronautics and Aeronautics, V. 87. - N. J.: AIAA, 1983.-P. 71-87.

11. Boiko V.M., Papyrin A.N., Wolanski P., Wolinski M. Dynamics of shattering and ignition of dust layer by a shock wave // Dynamics of Shock Waves, Explosions and Detonations. Progress in Astronautics and Aeronautics, V. 94. - N. J.: AIAA, 1984.-P.293-301.

12. Бойко B.M., Папырин A.H., Поплавский C.B. Воспламенение газовзвесей дисперсных материалов за ударными волнами II1 Междунар. коллоквиум по взрываемости промышленных пылей: Сб. тр. - War-szawa: WTU, 1985.-Ч.2.-С. 188-195.

13. Бойко В.М., Поплавский C.B. О динамике образования двухфазных смесей за ударными волнами, скользящими вдоль поверхности жидкости и сыпучей среды // 6 Всесоюзн. съезд по теоретической и прикладной механике: Аннотация докл. - Ташкент, 1986.-С. 512.

14. Бойко В.М., Папырин А.Н. О воспламенении частиц магния за отраженными ударными волнами // Горение гетерогенных и газовых систем: Материалы VIII Всесоюз. сим. по горению и взрыву. -Черноголовка: ОИХФ, 1986.-С.65-68.

15. Gavrilenko Т.Р., Grigoriev Y.Y., Zhdan S.A., Nicolaev Y.A., Boiko V.M., Papyrin A.N. Acceleration of solid particles by gaseous detonation products // Combustion and Flames.-1986.-V. 66.-№2.-P. 121128.

16. Бойко B.M., Папырин A.H., Поплавский C.B. О динамике разрушения жидкой пленки за фронтом ударной волны // ФГВ.-1987.-Т.23,-№1.-С. 123-127.

17. Бойко В.М., Папырин А.Н. О динамике образования газовзвеси за ударной волной, скользящей вдоль поверхности сыпучей среды Н ФГВ.-1987.-Т.23.- №2.-С. 122-126.

18. Бойко В.М., Папырин А.Н., Поплавский С.В. О динамике дробления капель в ударных волнах//ПМТФ.-1987.-№2.-С.108-115.

19. Бойко В.М., Папырин А.Н. Лазерная визуализация быстропро-текающих процессов в высокоскоростных двухфазных потоках // Современные экспериментальные методы исследования процессов тепло- и массообмена: Материалы междун. шк. -сем..- Минск: ИТМО АН БССР, 1987.-Ч.1.-С. 58-66.

20. Бойко В.М., Лотов В.В., Поплавский С.В. Применение многокадровой теневой лазерной визуализации для исследования процессов разрушения и воспламенения капель в ударных волнах // Физические

методы исследования прозрачных неоднородностей: Материалы Все-союз. сем. -Москва: МДНТП, 1987.-С.10-13.

21. Boiko У.М., Lotov V.V., Papyrin A.N. On self-ignition delays of aluminium powders in reflected shock waves //Journal ISMEC Bulletin. - 1987.-V.20.-J64.

22. Boiko V.M., Lotov V.V., Papyrin A.N. Ignition of metal powders in reflected shock waves // Archivum Combustionis.-1988.-V.8.-№2.-P.101-l 13

23. Бойко B.M., Лотов B.B., Папырин A.H. Воспламенение газовзвесей металлических порошков в отраженных ударных волнах // ФГВ. -1989. -Т.25,- №2. - С. 67-74.

24. Boiko V.M., Papyrin A.N., Poplavsky S.V. On ignition of coal powder clouds in shock waves // Archivum Combustionis.-1989.-V.9.-№l/4.-P. 815.

25. Яненко H.H., Фомин B.M., Федоров A.B., Киселев С.П., Медведев А.Е., Руев Г.А., Бойко В.М., Папырин А.Н. Структура ударных, детонационных волн и комбинированных разрывов в смесях газа и частиц // Механика реагирующих сред и ее приложения. -Новосибирск: Наука, 1989. - С. 133-143.

26. Бойко В.М., Куделин О.Г., Лебедев О.Н. и др. О применении метода светового ножа при исследовании динамических процессов в камерах сгорания дизелей // ПМТФ. - 1990.-№1.-С. 164-166.

27. Boiko V.M., Papyrin A.N. The quick-acting laser visualisation of processes arising by interaction of shock and detonation waves and small particles //American Institute of Physics Conferens Proceedings №208, Current Topics in Shock Waves: Papers of 17-th ISSWST. - N.J.: AIP, 1990. -P. 512-518.

28. Бойко B.M., Папырин A.H. Лазерная визуализация процессов взаимодействия ударных волн с мелкими частицами // Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике: Тез. докл. 3 Междунар. конф. - Новосибирск: ИГиЛ СО АН СССР, 1990. - С. 137-138.

29. Boiko V.M., Lotov V.V., Papyrin A.N. Ignition of liquid fuel drops in shock waves //Dynamics Aspects of Explosion Phenomena. Progress in Astronautics and Aeronautics, V. 132. - N. J.: AIAA, 1991.-P. 205-219.

30. Бойко B.M., Папырин A.H., Поплавский C.B. О влиянии летучих на задержки воспламенения газовзвесей угольных пылей в ударных волнах //ФГВ. - 1991.-Т.27.-№2.-С.101-111.

31. Boiko Y.M., Lotov Y.V., Papyrin A.N., Poplavsky S.V. Optical recording of ignition and combustion processes of liquid and solid fuels atomisation

in shock waves // Flame Structure. - Novosibirsk: Nauka, 1991. - V.2.-P.387-392.

32. Бойко B.M., Папырин A.H., Поплавский C.B. О механизме воспламенения пылей в проходящих ударных волнах // ФГВ.-1993.-Т.29,-№3.-С.143-148.

33. Бойко В.М., Лотов В.В., Папырин А.Н. О механизме распространения низкоскоростной детонационной волны в газокапельных смесях //ФГВ.-1993.-Т.29.-№3.- С. 149-154.

34. Boiko V.M., Papyrin A.N., Poplavsky S.V. On peculiarities of coal dust ignition in incident shock waves//Archivum Combustionis.-1993.V.13.-№3-4.-P.248-252.

35. Boiko Y.M., Papyrin A.N., Poplavsky S.V. Ignition mechanism of coal suspension in shock waves //Dynamics Aspects of Explosion Phenomena. Progress in Astronautics and Aeronautics, V. 154. - N.J.: AIAA, 1993,- P. 278-290.

36. Boiko V.M., Fomin V.M., Kiselyov V.P., Kiselyov S.P., Papyrin A.N., Poplavsky S.V. On gas parameters profiles atnonstationary shock wave interaction vvithdusty cploud //Proc. of the 6th International Colloquium on Dust Explosions. - Shenyang: Notheastem University Press, 1994.-P.336-340.

37. Фомин B.M., Бойко B.M., Киселев В.П., Киселев С.П.,

Папырин А.Н., Поплавский С.В. О некоторых особенностях течения газа при взаимодействии ударной волны с облаком частиц // ДАН РАН-1995.-Т.340,- №2.-С. 188-190.