Моделирование импульсного струйного истечения реагирующих двухфазных сред в атмосферу тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Применение детонационного горения в устройствах генерации тяги.

1.1.1 Реализация детонационного цикла.

1.1.2 Инициирование детонационного процесса в камере ГИД.

1.2 Методы адаптивного измельчения сеток.

1.1.1 Типы разностных сеток.

1.2.2 Адаптивные сетки.

1.2.3 Динамически адаптивные сетки.

Глава 2 ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ.

2.1 Математическая модель.

2.1.1 Уравнения сохранения.

2.1.2 Учет взаимодействия между частицами при высоких объемных долях твердой фазы.

2.1.3 k-е модель турбулентности.

2.1.4 Химические реакции.

2.1.5 Единичный импульс смеси.

2.2 Численный метод.

2.2.1 Способ построения разностной сетки, начальные и граничные условия.

2.2.2 Реализация динамически-адаптивных сеток.

2.2.3 Описание численного метода интегрирования уравнений газовой динамики.

2.2.4 Численный метод интегрирования уравнений с учетом взаимодействия между частицами твердой фазы.

Глава 3 ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЕТЫ.

3.1. Моделирование инициирования детонации в газовых смесях при помощи впрыска горячих струй.

3.1.1 Моделирование инициирования детонационного процесса в подогретой смеси пропан-воздух при помощи впрыска горячих продуктов.

3.1.2 Моделирование инициирования детонационного процесса в смеси водород-кислород при помощи распределенных впрысков горячего инертного газа.

3.2 Характеристики течений, образующихся в результате впрыска реагирующих гетерогенных смесей в воздух.

3.3 Повышение характеристик ГИД оптимизацией процесса впрыска топлива.

3.3.1 Улучшение полноты сгорания впрыскиваемых гетерогенных смесей варьированием условий впрыска и смешения.

3.3.2 Характеристики ГИД при многоструйном впрыске реагирующего топлива.

3.3.3 Улучшение характеристик ГИД оптимизацией формы инжектирующего устройства и камеры сгорания при многоструйном впрыске реагирующего топлива.

Многофазные течения широко распространены как в технических устройствах, так и в природе. Примерами таких процессов в природе является движение пыли и аэрозолей в атмосфере (например, выброс и распространение пепла при извержении вулканов), селевые потоки. В разнообразных приложениях человеческой деятельности многофазные потоки распространены еще шире: они существуют в трубопроводах и воздуховодах, в камерах сгорания энергетических установок (двигатели, топки, ракетные двигатели на твердом топливе и т.д.), в химических аппаратах с псевдосжиженным слоем, в разного рода фильтрационных устройствах, при взрывах в запыленных помещениях (шахты, пыле- и поршко-образующие производства и т.д. В связи со столь значительным распространением многофазных потоков понятна важность и необходимость разработки методов их моделирования, в том числе численного. Такое моделирование, если его провести с необходимой точностью, позволит предсказывать пространственно-временные характеристики многофазных потоков, давая тем самым возможность решать конкретные научно-технические задачи, не прибегая к дорогостоящим экспериментам.

Следует подчеркнуть, что в общем списке многофазных течений особое место занимают течения, где помимо гетерогенности присутствуют и такие процессы как химические реакции и турбулентность. С одной стороны моделирование таких потоков (с сочетанием многофазности, химических реакций и турбулентности) представляет большой научный и практический интерес, с другой стороны это моделирование сопряжено со значительными трудностями вследствие чрезвычайной сложности и многофакторной природы процессов, контролирующих эти потоки. Наиболее характерным примером такого процесса является горение во всевозможных энергосиловых установках (двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных установках, ракетных двигателях и т.д.). Сегодня эти задачи более или менее успешно решаются на различных уровнях детализации [1-3]. Однако существует еще один, отличный от задач внутреннего горения в двигателе, круг задач, в котором также присутствуют гетерогенность, химические реакции и турбулентность. Это высокоскоростные течения, сопровождающиеся интенсивными ударными, детонационноподобными или даже детонационными волнами. Поясним это подробнее.

Существуют экспериментальные наблюдения [4, 5] свидетельствующие о том, что в ряде случаев при взрыве изначально компактного гетерогенного заряда, сопровождающегося истечением реакционноспособной, богатой топливом, гетерогенной смеси в объем (например, трубу, камеру) возникает быстро развивающаяся реакция истекающего материала с воздухом, которая приводит к возникновению интенсивных волн давления. Отличительной особенностью таких волн является, помимо высокого давления, продолжительный импульс фазы сжатия [6]. Исходя из этого возникает естественная идея использования впрыска струй богатых топливом в воздух в технических устройствах, генерирующих волновые импульсы, например, в генераторах импульсов давления (ГИД).

Ввиду повышенного интереса в мировой литературе к изучению возможностей использования детонационного сгорания в энергосиловых установках разного типа, в настоящей работе рассматривается только одно из возможных применений ГИД - для создания тяги в импульсных двигателях. Однако следует подчеркнуть, что развиваемые подходы к моделированию процессов в камере сгорания и результаты расчетов, безусловно, применимы и к другим типам практических устройств.

Фактически в работе проводится теоретическая оценка возможности создания новых импульсных двигателей, которые сочетают в себе черты как обычного двигателя на ТРТ, так и воздушного реактивного двигателя, поскольку предполагается, что тяга частично создается за счет реакции жидкого монотоплива с сильным отрицательным кислородным балансом, происходящей в инжекторе, и реакции горячих продуктов горения этого монотоплива с воздухом в камере сгорания. Среди преимуществ такой организации процесса, прежде всего, следует указать:

- более высокие энергетические характеристики, следовательно, и ожидаемый удельный импульс, по сравнению с обычными ТРТ;

-создание высокого давления в камере сгорания без турбокомпрессора, следовательно, простота и компактность двигателя;

- организация детонационноподобного сгорания (ударная волна, поддерживаемая реакцией) в камере сгорания, которое сулит существенные темодинамические выгоды;

- наконец, в отличие от получившей распространение схемы импульсного детонационного двигателя (ИДД), значительно легче решается проблема инициирования процесса в камере сгорания (например, самовоспламенением монотоплива в нагретом инжекторе), также отсутствует необходимость создания заранее перемешанной смеси топлива с окислителем в объеме камеры.

Поскольку использование для генерации тяги традиционных ИДД, работающих на углеводородном топливе, энергетически более выгодно, прежде чем приступить к анализу течения в камере сгорания с инжектором, заполняемым жидким монотопливом, необходимо было оценить возможность решения основной проблемы ИДД — инициирования детонации ТВС в компактных камерах сгорания без применения мощных источников энергии. В связи с этим в работе также проведено моделирование нескольких возможных подходов к возбуждению детонации в топливо-воздушных смесях слабыми источниками энергии.

Таким образом, на сегодня существует объективная необходимость исследования характеристик течений, возникающих при взрывах гетерогенных зарядов с образованием струйных выбросов и генерацией сильных волн давления. В частности, актуальны:

- оценка применимости методов слабого инициирования в условиях функционирования ГИД/ИДД;

- рассмотрение применимости в ГИД гетерогенных топлив и изучение присущих им режимов реагирования (возможно, отличных от детонации) в качестве рабочих режимов работы ГИД.

К сожалению, в настоящее время в литературе фактически отсутствуют сведения об использовании гетерогенных зарядов в импульсных устройствах генерации тяги. В связи с этим, особую актуальность приобретает разработка комплексного подхода к исследованию взрыва изначально компактного гетерогенного заряда и впрыска образующейся богатой топливом струи в воздух, с последующим смешением, дореагированием, генерацией УВ и ее воздействием. Конечной целью таких подходов, рассматривающих всю совокупность процессов, является получение количественных характеристик (давление, температура, скорость, распределение различных компонентов, импульсы тяги и т.д.) на всех стадиях процесса.

С точки зрения моделирования разлета гетерогенных смесей, ввиду сложности процессов, зачастую существенно отличающихся пространственными и временными масштабами, а также ввиду больших объемов вычислений (большие размеры расчетных областей) одним из критичных факторов при проведении расчетов становится время, затрачиваемое на расчет.

Ввиду сказанного, остаются актуальными как вопрос создания газодинамической модели, так и разработки численного метода, экономно расходующего машинные ресурсы (память и нагрузку процессора).

Актуальность темы. Актуальность темы обусловлена широким распространением гетерогенных течений в природе и технике, в связи с этим особую важность приобретает направление совершенствования численных методов расчета этих процессов для получения адекватных оценок без применения дорогостоящих экспериментов. Кроме того, изучение с помощью моделирования режимов сгорания гетерогенных топливных систем открывает новые возможности их использования в полезных целях, например, ввиду высокого интереса к ИДД, в области импульсной генерации тяги.

Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследования в данной работе рассматривается совокупность процессов, прямо или косвенно относящихся к сгоранию энергоемких материалов в ограниченном/полуограниченном пространстве и приводящих при истечении продуктов сгорания к генерации волновых импульсов. Основным предметом исследования является впрыск струй гетерогенного топлива в полуограниченное пространство (трубу/камеру, заполненную воздухом) с целью генерации импульсов давления (тяги). Изучению основного предмета предшествует рассмотрение процессов мягкого инициирования детонационного процесса в газовых ТВС при помощи впрыска горячих струй инертного газа. t

Соответствующие расчеты, показавшие неэффективность струйного инициирования газовых ТВС в условиях работы ГИД, послужили предпосылкой к рассмотрению в качестве топлив именно гетерогенных смесей.

Цели исследования. Целью настоящей работы являлось изучение процессов в ходе впрыска реагирующих гетерогенных струй в воздух и расширение знаний об использовании гетерогенных топлив в практических приложениях, одним из предназначений которых является генерация тяги. В соответствии с целью работы ставились следующие вспомогательные и основные задачи:

1) вспомогательные задачи:

- разработка модели течений в высокоплотных насыпных средах и численного метода решения;

- разработка численного метода, основанного на адаптивном измельчении сеток, с целью сокращения времени счета • и повышения точности приближенного решения;

- оценка в условиях функционирования ГИД/ИДД применимости методов мягкого инициирования ТВС (с этой целью рассматривались впрыски горячих струй газа);

2) основные задачи исследования:

- оценка параметров взрывных волн, возникающих в результате впрыска реагирующих гетерогенных смесей в камеру, заполненную воздухом;

- анализ тяговых характеристик ГИД, работающего на гетерогенном топливе;

- изучение основных закономерностей протекания взрывных процессов при впрыске гетерогенных смесей в камеру ГИД варьированием условий впрыска;

- поиск способов повышения характеристик ГИД оптимизацией инжектирующего устройства и камеры сгорания.

Метод исследования. Все явления в рамках обозначенного объекта исследования предполагалось изучать с помощью расчетов и численного моделирования, в некоторых случаях с соответствующими сравнениями с результатами экспериментов1. В основу выбранного метода исследования был положен принцип ad initio: для моделирования задач, существенно различающихся по постановке, использована одна и та же математическая модель; эмпирические константы, задаваемые в некоторых подмоделях, искусственно не подбирались и также оставались неизменными в ходе всех расчетов.

Положения, выносящиеся на защиту. В соответствии с перечисленными целями и задачами исследования на защиту выносятся следующие положения г

1. Физико-математическая модель, описывающая течения гетерогенной реагирующей высокоплотной среды, численный метод ее решения; газодинамический программный код, разработанный с применением метода динамически адаптивных сеток.

2. Результаты исследования характеристик течений, образующихся в результате впрысков гетерогенных топлив изопропилнитрата (ИПН) и смеси нитрометана с алюминием (НМ/А1) в трубу, заполненную воздухом.

3. Результаты исследования тяговых характеристик ГИД на примере гетерогенных топлив (ИПН и НМ/А1).

1 Цитируемые результаты экспериментов являются частью работ проведенных Маилковым А.Е. и Силаковой М.А. в лаборатории №1313 ИХФ РАН [4,11].

4. Результаты оптимизации инжектирующего устройства и камеры сгорания для повышения тяговых характеристик на примере ИПН.

Научная новизна и теоретическая значимость работы. Теоретическая значимость работы обусловлена новизной применения ранее не использовавшихся гетерогенных смесей в устройствах генерации импульсов давления с детонационноподобным режимом сгорания топлива. С помощью усовершенствованной газодинамической модели гетерогенных высокоплотных течений с реакциями и построенной на ее основе вычислительной программы, позволяющей моделировать разлет изначально компактных зарядов насыпной плотности в воздух на всех стадиях процесса, впервые проведены оценки и представлены результаты по тяговым характеристикам рассматриваемых топлив. Показана роль процессов смешения и выявлены факторы, существенно влияющие на генерацию тяги. Серия расчетов, посвященная проблеме повышения тяговых характеристик путем оптимизации конструкции элементов установки, представляет прикладную ценность, т.к. полученная информация может напрямую использоваться при проектировании рассматриваемых устройств.

Практическая ценность. Результаты работы направлены главным образом на теоретическое обоснование новой схемы импульсного двигателя. Однако эти результаты также могут использоваться в ГИД, применяемых в различных областях, например: для дробления пород в горнорудной промышленности; для создания высокоскоростных импульсных потоков с высокой температурой и степенью ионизации для импульсных МГД-генераторов [7, 8]; для проведения работ в нефтяной промышленности по разрыву нефтеносных пластов и прочистке обсадных труб нефтяных скважин; для наземной и морской сейсморазведки; для проведения операций по ликвидации ледяных заторов на больших площадях; для разработки технологий обработки материалов (например, штамповка [9, 10]) и в других приложениях для получения импульсов сжатия с заранее заданными параметрами. Кроме того, разработанная вычислительная программа может использоваться для проведения различных научно-технических оценок, например, в области промышленной безопасности.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.

Выводы:

1. Показано наличие двух факторов, оказывающих наибольшее влияние на полноту смешения:

- обеспечение многоструйного, рассредоточенного по боковой стенке впрыска, с некоторой задержкой инициирования (около 2 мс);

- впрыск топлива в меньшем количестве, чем требуется для образования стехиометрической смеси с воздухом, содержащемся в трубе.

При сочетании этих условий возможно дожигание продуктов разложения ИПН более чем на 80 %.

2. Многоструйная методика впрыска может успешно применяться для улучшения характеристик ГИД. Этот подход позволяет разделить во времени процессы смешения (впрыск горячих струй ИПН и продуктов его частичного разложения) и инициирования детонационноподобного процесса (при помощи ударной волны, возникающей вследствие соударения исходящей из перфорированной трубки струи об тяговую стенку камеры). Некоторая задержка инициирования необходима, т.к. первый из упомянутых процессов -смешение - требует гораздо большего времени, чем последующее инициирование и сгорание ТВС.

3. Результаты расчетов показывают, а экспериментальные данные подтверждают, что использование многоструйной методики впрыска, технически реализованной с помощью перфорированного инжектора, дает значительное увеличение единичного импульса: от 246 с при инжектировании от закрытого торца без перфорированной трубки и до 433 с с ее применением. При этом наблюдается хорошее согласие расчетных данных с результатами экспериментов: 433 с и 420-440 с соответственно.

4. Проблема получения стехиометрически сбаллансированной ТВС в объеме трубы в условиях переменной интенсивности истекающих из перфорированного инжектора струй может успешно решаться путем соответствующего подбора формы инжектора и формы камеры. Расчеты и эксперименты показали, что прирост единичного импульса при использовании сужающегося перфорированного инжектора либо камер сгорания конической формы составляет более 20%. Для регулирования интенсивности струй наряду с сужением перфорированной трубки могут также применяться другие меры: изменение расположения перфораций, варьирование их размеров и плотности по длине инжектора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе теоретически (численно) исследована проблема получения импульсов давления (тяги) в результате взрыва изначально компактного гетерогенного заряда и впрыска образующейся гетерогенной струи в трубу, заполненную воздухом (на примере ИПН и смеси НМ/А1). В соответствии с целью исследования решены вспомогательные задачи организации метода исследования, а также рассмотрены проблемы, определившие предмет данного исследования. Их результаты и результаты моделирования различных вариантов впрыска гетерогенного топлива в камеру сгорания позволяют сделать следующее заключение.

1. Усовершенствована физико-математическая модель, описывающая нестационарные течения гетерогенного реагирующего потока, для расчета течений с высокими объемными долями твердой фазы. На основании предложенной модели построен численный метод расчета двухмерных нестационарных гетерогенных реагирующих течений, в том числе с применением динамически адаптивных сеток, написана вычислительная программа Microjet.

2. Подобрана глобальная кинетика исследуемых топлив, согласующаяся с результатами термодинамических расчетов; предложена модель энерговыделения в стехиометрической водород-кислородной смеси, построенная на основе глобально-кинетического подхода, но использующая результаты детального кинетического расчета (метод табулированных предэкспонентов).

3. Исследована возможность "мягкого" инициирования детонационного процесса в камере ГИД, заполненной газовой ТВС, при помощи впрыска горячих продуктов сгорания (либо струй горячего газа). Результаты показывают, что впрыск горячих продуктов сгорания в камеру, заполненную пропано-воздушной смесью, вызывает развитие детонационного процесса при температурах прогрева ТВС в камере свыше 950К. В результате моделирования другого сценария инициирования — при помощи распределенных впрысков горячего газа - получено расстояние возникновения детонационноподобного режима в смеси Н2 - О2 (стех.) около 1.2 м. Анализ результатов позволяет сделать вывод, что ни одна из рассмотренных струйных методик инициирования не является перспективной в отношении инициирования газовых ТВС (в реальных условиях ГИД/ИДД), однако этот же результат может быть рассмотрен как вывод о необходимости исследования струйных способов инициирования в других системах, например, гетерогенных топливах.

4. Результаты моделирования однотактного метода инициирования гетерогенной смеси (когда процессы впрыска и инициирования совмещены) показывают, что при импульсном истечении реагирующего гетерогенного топлива в трубу возможно развитие реакции до степени, достаточной для возникновения сильных УВ, пригодных для использования в практических приложениях. Получены волны с перепадом давления на фронте 20-25 атм и со скоростью распространения до 1400 м/с, при этом расчеты демонстрируют усиление волны и поддержание ее мощности на некотором удалении от инжектора, что подтверждается экспериментом. С помощью численного эксперимента показано, что такие волны возникают при реагировании топлива за 1-2 мс.

5. Показано хорошее согласование экспериментальных и расчетных данных по величине единичного импульса на примере ИПН, как в режиме детонации предварительно перемешанного топлива и окислителя (расчет/эксперимент - 671 с/730 с) , так и в режиме впрыска гетерогенного топлива в трубу, содержащую воздух (241 с / 211 с).

6. Результаты; численного моделирования показывают, что при однотактном импульсном истечении гетерогенной смеси, условия для полного энерговыделения в ней не достигаются вследствие недостаточного подмешивания воздуха (остаток промежуточных продуктов разложения топлива достигал 90%). Проведенные расчеты наглядно демонстрируют формирование при высоком давлении в инжекторе поршневого течения в камере сгорания, вытесняющего воздух и резко уменьшающего интенсивность смешения между истекающим материалом и воздухом. Этот результат позволяют сделать вывод о необходимости рассмотрения методов интенсификации смешения топливных струй с воздухом для достижение высокой полноты сгорания топлива.

7. С помощью численных расчетов определены факторы, наибольшим образом влияющие на полноту смешения: обеспечение многоструйного, рассредоточенного вдоль оси впрыска низкого давления, с некоторой задержкой инициирования; использование обедненных смесей. Показано, что при совместном выполнении данных рекомендаций возможно дожигание продуктов СО, Нг более чем на 80%.

8. Предложено конструктивное решение, реализующее основные положения многоструйной методики впрыска (п. 7). Показано, что использование перфорированного инжектора, обращенного в сторону тяговой стенки создает благоприятные условия для смешения благодаря глубокому проникновению поперечных топливных струй низкого давления в окружающий воздух; позволяет разделить во времени процессы смешения (впрыск горячих струй ИПН и продуктов его частичного разложения) и инициирования детонационноподобного процесса (при помощи ударной волны, возникающей вследствие соударения исходящей из перфорированной трубки струи об тяговую стенку камеры).

Способ совместной организации процессов смешения гетерогенной смеси с воздухом и ее инициирования, представленный в работе под названием многоструйной методики впрыска, отличен от используемых до сих пор схем одно- и двухтактного инициирования гетерогенных ТВС, поэтому представляет практическую ценность.

9. Результаты расчетов показывают, что использование многоструйной методики впрыска, дает значительное увеличение единичного импульса: от 246 с при инжектировании от закрытого торца без перфорированной трубки и до 433 с с ее применением. При этом наблюдается хорошее согласие расчетных данных с результатами экспериментов: 433 с и 420-440 с соответственно.

10. Расчеты показывают, что дальнейшее повышение тяговых характеристик ГИД должно складываться из учета получения стехиометрически сбаллансированной ТВС в объеме трубы в условиях переменной интенсивности истекающих из перфорированного инжектора струй. Результаты показывают, что использование сужающегося перфорированного инжектора либо камер сгорания конической формы позволяет получать прирост в единичном импульсе более 20%. Наряду с соответствующим подбором формы инжектора и камеры, для регулирования интенсивности струй могут также применяться другие меры: изменение расположения перфораций, варьирование их размеров и плотности по длине инжектора.

Сам факт рассмотрения гетерогенных смесей в качестве топлив для устройств генерации импульсов давления подчеркивает новизну данного исследования и теоретическую ценность полученных результатов.

Применение многоструйной методики впрыска и новой для импульсных двигателей топливной системы — гетерогенных топлив - позволяет говорить о возможности создания импульсного двигателя нового типа. Отличие принципа работы рассматриваемого импульсного двигателя от общепринятых схем импульсных двигателей состоит, во-первых, в отсутствии необходимости предварительного приготовления ТВС и ее подачи в камеру сгорания; во-вторых, инициирование детонационноподобного процесса реализуется вследствие истечения топливной струи, т.е. слабым источником и без использования дополнительных специальных мер. Новизна подхода заключается в простоте организации процессов в камере сгорания, следовательно, возможо более низкой стоимости всего устройства, что подчеркивает практическую значимость проведенных работ.

Результаты выполненных расчетов и их качественное и количественное согласие с экспериментальными данными позволяют сделать общий вывод о целесообразности применения гетерогенных смесей в устройствах генерации импульсов давления (тяги).

1. Butler T.D., Cloutman L.D., Dukowicz J.K., Ramshaw J.D. Multidimensional numerical simulation of reactive flow in internal combustion engines // Prog, in Energy and Combust. Sci. 1981. V. 7. pp. 293 -315.

2. Kamimoto Т., Kobayashi H. Combustion processes in diesel engines // Prog, in Energy and Combust. Sci. 1991. V. 17. pp. 163 189.

3. Горение и течение в агрегатах энергоустановок: Моделирование. Энергетика. Экология // Крюков В.Г., Наумов В.И., Демин А.В. и др. М.: Янус-К, 1997. - 304 с.

4. Борисов А.А, Маилков А.Е., Сумской С.И., Шамшин И.О., Барыкин А.Е., Комиссаров П.В., Силакова М.А., Елыпин Р.Н. Генерация волн давления при впрыске гетерогенной смеси в трубу // Химическая физика. 2003. Т. 22. №6. С. 87-96.

5. Комиссаров П.В. Исследование детонации и переходных процессов в смесях типа металлическое горючее + твердый окислитель + воздух. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва, 2000.

6. Борисов А.А., Сумской С.И., Шамшин И.О. Характеристики волн давления, образующихся при взрыве сферических зарядов из взвеси частиц алюминия и нитрата аммония в воздухе // Химическая физика. 2003. Т. 22. № 3. С. 90-102.

7. Дегтев Ю.Г., Панченко В.П. Численное исследование свойств продуктов сгорания порошкообразных топлив для импульсных МГД-генераторов // Теплофизика высоких температур. 1993. Т.31. № 2. С.229 234.

8. Шамшин И.О. Моделирование течений при взрывах многофазных сред. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва, 2003.

9. Штамповка взрывом. Основы теории // Анучин М.А., Антоненков О.Д., Жбанков Ю.П. и др. М.: Машиностроение, 1972. - 208 с.

10. Степанов В.Г., Шабров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. Л.: Машиностроение, 1975. - 280 с.

11. Зельдович Я. Б. // ЖТФ. 1940. Т. 10. №17. С. 1453-1461.

12. Hoffman Н. // Reaction propulsion by intermittent detonative combustion. Ministry of Supply. Volkenrode Translation. 1940.

13. Desbordes D., Danieu E., Zitoun R. Pulsed detonation propulsion: key issues // High-Speed Deflagration and Detonation. Fundamentals and Control. 2001. Moscow: Elex-KM Publ. P. 177-192.

14. Nicholls J. A., Dabora E. K. // Proc. 8th Symp. (Intern.) On Combustion. N.Y. 1962. Academic Press. P. 644.

15. Nicholls J. A. // Proc. 9th Symp. (Intern.) On Combustion, N.Y. 1963. Academic Press. P. 488.

16. Войцеховский Б. В. // Докл. АН СССР. 1959. Т. 129. №6. С. 1254.

17. Nicholls J. A., Wilkinson Н. P., Morrison R. В. // Jet Propulsion. 1957. V. 27. No. 5. P. 534.

18. Фролов С.M, Барыкин А.Е., Борисов А.А. Термодинамический цикл с детонационным сжиганием топлива // Химическая физика. 2004. Т. 23. №З.С. -17.

19. Зельдович Я.Б., Когарко C.M., Симонов H.H. Экспериментальное исследование сферической детонации // ЖТФ. 1956. Т. 26. Вып. 8. С. 1744.

20. Зельдович Я.Б. К теории распространения детонации в газообразных системах // ЖЭТФ. 1940. Т. 10. Вып. 5. С. 542.

21. Von Neumann J. Progress report on Theory of Detonation Waves, Office of Scientific Research and Development, Rep. No. 5. 49.1942.

22. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1970.

23. К.И. Щелкин, Я.Б. Трошин. Газодинамика горения. М.: Издательство АН СССР, 1963.-256 с.

24. Bach G.G., Knystautas R., Lee J.H. Direct Initiation of Spherical Detonations in Gaseous Explosives // Proc. 12th Symp. (Intern.) on Combustion. The Combustion Institute. Pittsburg, PA. 1968.

25. Васильев А. А. Околокритические режимы газовой детонации. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Новосибирск. 1995.

26. Tieszen S.R., Stamps D.W., Westbrook C.K., Pitz W.J. Gaseous hydrocarbon-air detonations // Combustion Flame. 1991. No. 84. P. 376.

27. Bull D.C., Elsworth J.E., Hooper G., Quinn C.P. Initiation of spherical detonation in hydrocarbon/air mixtures // Acta Astronautica. 1978. V. 5. P. 997.

28. Borisov A.A., Khomik S.V., Mikhalkin V.R. et all. // Progress in Astronautics and Aeronautics. Dynamics of detonations and explosion: detonations. V. 133. Was.: AIAA. 1989. P. 142.

29. Щелкин К.И. // ДАН СССР. 1939. Т. 23. № 7. С. 636.

30. Higgins A.J., Pinard P.; Yoshinaka A., Lee J.H.S. Sensitization of fuel-air mixtures for deflagration to detonation transition // High-speed deflagration and detonation: fundamentals and control. 2001. Moscow: ELEX-KM Publishers. P. 45.

31. Helman D., Shreeve R.P., Eidelman S. Detonation Pulse engine // 22th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit Proc. Huntsville, AL. 1986. AIAA Paper No. 86-1683.

32. Stanley S.B., Burge K., Wilson D.R. Experimental wave phenomenon as related to propulsion application // 31th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit Proc. San Diego, CA. 1995. AIAA Paper No. 95-2580.

33. Stanley S.B., Stuessy W.S., Wilson D.R. Experimental investigation of pulse detonation wave phenomenon // 26th AIAA Fluid Dynamics Conference Proc. San Diego, CA. 1995. AIAA Paper No. 95-2197.

34. Hinkey J.B., Bussing T.R.A., Kaye L. Shock tube experiments for the development of a hydrogen-fuelled pulse detonation engine // 31th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit Proc. San Diego, CA. 1995. AIAA Paper No. 95-2578.

35. Stuessy W.S., Wilson D.R., Experimental investigation of a multicycle pulsed detonation wave engine // 34th AIAA Aerospace Sciences Meeting Proc. Reno, NV. 1996. AIAA Paper No. 96-0346.

36. Sterling J:, Ghorbanian K., Sobota T. Enhanced combustion pulse-jet engines for Mach 0 to 3 applications // 32th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit Proc. Lake Buena Vista, FL. 1996. AIAA Paper No. 962540.

37. Stuessy W.S., Wilson D.R., Experimental investigation of an annular multi-cycle pulsed detonation wave engine // 35th AIAA Aerospace Sciences Meeting Proc. Reno, NV. 1997. AIAA Paper No. 97-0808.

38. Krzycki L.J. Performance characteristics of an intermittent detonation device // US Naval Ordnance Test Station. China Lake, CA. 1962. Navweps Report 7655.

39. Brophy C.M., Netzer D., Forster D. Detonation studies of JP-10 with oxygen and air for pulse detonation engine development // 34th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit Proc. Cleveland, OH. 1998. AIAA Paper No. 98-4003.

40. Frolov S.M., Basevich V.Ya., Aksenov V.S., Polikhov S.A. Initiation of spray detonation by successive triggering of electric discharges // Advances in confined detonations. 2002. Moscow: Torus Press. P. 150

41. Zhang F., Akhar R., Thibault P.A., Murray S.B. Effects of nitrates on hydrocarbon flames and detonations // 17th Colloquium (Intern.) on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems Proc. Heidelberg, Germany. 1999.

42. Frolov S.M., Basevich V.Ya.,Belyaev A.A. The use of fuel blends and distributed injection for active detonability control in a PDE // 17th Colloquium (Intern.) on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems Proc. Heidelberg, Germany. 1999.

43. Williams F.A. Fundamental investigations of pulse-detonation phenomena // 49th JANNAF Propulsion Meeting Proc. Tucson, AZ. 1999.

44. Knystautas R., Lee J.H.S.,Moen I.O., Wagner H.-G. Direct initiation of detonation by a hot turbulent gas jet // 17th Symposium (Intern.) on Combustion Proc. The Combustion Institute. Pittsburgh, PA. 1979. P.1235.

45. Mackay D.J., Murray S.B., Moen I.O., Thibault P. Flame-jet ignition of large fuel-air clouds // 22th Symposium (Intern.) on Combustion Proc. The Combustion Institute. Pittsburgh, PA. 1979. P. 1339.

46. Moen I.O. Bjerketvedt D., Engebretson Т., Jenssen A., Hjertager B.H., Bakke J.R. Transition to detonation in a flame jet // Combustion Flame. 1991. No. 75. P. 297.

47. Brophy C.M., Netzer D.W., Sinibaldi J., et all. Detonation of a JP-10 aerosol for pulse detonation applications // High-speed deflagration and detonation: fundamentals and control. 2001. Moscow: ELEX-KM Publishers. P. 207.

48. Baklanov D.I., Gvozdeva L.G., Scherbak N.B. Pulsed detonation combustion chamber for PDE // High-speed deflagration and detonation: fundamentals and control. 2001. Moscow: ELEX-KM Publishers. P. 239.

49. Bussing T.R.A., Bratkovich J.B., Hinkey J.B. Practical implementation of a pulse detonation engines // 33th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit Proc. Seattle, WA. 1997. AIAA Paper No. 97-2748.

50. Fisher M., Pantow E., Kratzel T. Propagation, decay and re-ignition of detonations in technical structures // Gaseous and heterogeneous detonations: Science to applications. 1999. Moscow: ENAS Publishers. P. 197.

51. Митрофанов B.B., Солоухин Р.И. On the instantaneous diffraction of detonation front//Docl. Acad. Nauk. USSR 159 (5). 1003-1006.

52. Desbordes D. Transmission of Overdriven Plane Detonations: Critical Diameter as a Function of Cell Regularity and Size // Progress in Astronautics and Aeronautics. Washington, DC. AIAA. 1988. V. 114. P. 170.

53. Knystautas R., Lee J.H., Guirao C. The critical tube diameter for detonation failure in hydrocarbon-air mixtures // Combustion Flame. 1982. No. 48(1). P. 63.

54. Васильев A.A., Митрофанов В .В., Топчиян M.E. Детонационные волны в газах // Физика горения и взрыва. 1987. №5. С. 109.

55. Murray S.B., Moen 1.0. The influence of confinement on the structure and behavior of gaseous detonation waves // 16th Symposium (Intern.) on Shock Waves Proc, Aachen, West Germany. 1987.

56. Gubin S.A., Kogarko S.M., Mikhalkin V.N. Experimental study of gas detonation in conical tubes // Combustion Explosion Shock Waves. 1981. No. 18(5). P. 592.

57. Borisov A.A. Initiation of detonation in gaseous and two-phase mixtures // Gaseous and heterogeneous detonations: Science to applications. 1999. Moscow: ENAS Publishers. P. 3.

58. Borisov A.A., Gelfand B.E., Skachkov G.I., et al. Selfignition of gaseous mixtures by focusing of reflected shock waves // Chemical Physics Reports. 1988. No. 7(12). P. 1387.

59. Borisov A.A., Zamanskii V.M., Kosenkov V.V., et al. Ignition of gaseous combustible mixtures in focused shock waves // Current Topics in Shock Waves. 17th Symposium (Intern.) on Shock Waves and Shock Tubes. AIP Conference Proc. 1990.

60. Medvedev S.P., Khomik S.V., Gelfand B.E., Gronig H.O. Experimental evidence for detonation of lean hydrogen-air mixtures // 17th Colloquium (Intern.) on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems Proc. Heidelberg, Germany.1999.

61. Liu Y.K., Lee J.H., Knystautas R. Effect of geometry on the transmission of detonation through an orifice // Combustion Flame. 1984. No. 56. P. 215.

62. Vasil'ev A.A. Initiation of gas detonation with a spatial source distribution // Combustion Explosion Shock Waves. 1988. No. 24(2). P. 118.

63. Murray S.B.'Thibault P.A., Zhang F., et al. The role of energy distribution on the transmission of detonation // High-speed deflagration and detonation: fundamentals and control. 2001. Moscow: ELEX-KM Publishers. P. 139.

64. Schultz E., Sheperd J. Detonation diffraction through a mixture gradient // Explosion Dynamics Laboratory Report FMOO-1. Pasadena, С A. Institute of technology. 2000.

65. Berger M., Colella P. Local adaptive mesh refinement for shock hydrodynamics //Journal of Computational Physics. 1989. V. 82(1). P. 64.

66. Balsara D.S. Divergence-Free Adaptive Mesh Refinement for Magnetohydrodynamics // Journal of Computational Physics. 2001. V. 174 (2). P. 614.

67. Bryan G.L., Norman M.L. 1999. A hybrid AMR application for cosmology and astrophysics // Structured Adaptive Mesh Refinement (SAMR) Grid Methods. 1999. New York: Springer-Verlag. P. 165.

68. Bryan G.L. Fluid in the universe: Adaptive mesh refinement in cosmology // Computing in Science and Engineering. 1999. V. 1(2). P. 46.

69. Гильманов A.H. Методы адаптивных сеток в задачах газовой динамики. -М.: Наука. Физматлит, 2000. 248 с.

70. Oden J.T. Progress in Adaptive Methods in Computational Fluid Dynamics // Adaptive Methods for Partial Differential Equations. 1989. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia. P 206.

71. Скворцов A.B. Обзор алгоритмов построения триангуляции Делоне // Вычислительные методы и программирование. 2002. Т. 3(1). С. 14.

72. Hofmann С.М. Geometric and Solid Modeling: An Introduction. Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Mateo, CA. 1989. P. 50.

73. Zhou Jian-ming, Shao Ke-ran, Zhou Ke-ding, Zhan Qiong-hua. Computing Constrained Triangulation and Delauney Triangulation // A New Algorithm. IEEE Transactions on Magnetics. 1990. V. 26(2). P. 694.

74. Mushamalirwa D., Germay N., Steffens J. C. A 2-D Finite Element Mesh Generator for Thermal Analysis of Underground Power Cables // IEEE Transactions on Power Delivery. 1988. V. 3(1). P. 62.

75. Luomi J., Rouhiainen H. Adaptive Mesh Refnement for Magnetic Field Problems Involving Saturable Ferromagnetic Parts // IEEE Transactions on Magnetics. 1988. V. 24(1). P. 311.

76. Miao Yixin, Fan Mingwu. Advanced Two Dimensional Automatic Triangular Mesh Generation for DE2D Interactive Software Package // IEEE Transactions on Magnetics. 1988. V. 24(1). P. 318.

77. Tarnhuvud Т., Reichert К., Skoczylas J. Problem-Oriented Adaptive Mesh-Generation for Accurate Finite-Element Calculation // IEEE Transactions on Magnetics. 1990. V. 26(2). P. 779-782.

78. Kelmanson M.A., Maunder S.B. Modeling High-Velocity Impact Phenomena Using Unstructured Dynamically-Adaptive Eulerian Meshes // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 1999. No. 47. P. 731.

79. Ковеня В. M., Яненко H. H. Методы расщепления в задачах газовой динамики. Новосибирск: Наука. 1981.

80. Middlecoff J.F., Thomas P.D. Direct Control of the Grid Point Distribution in Meshes Generated by Elliptic Equations // AIAA Paper. 1979. No.79-1462.

81. Eiseman P.R. A Multi-surface Method of Coordinate Generation // Journal of Computational Physics. 1979. V. 33. P: 118.

82. Thompson J. E. Grid Generation Techniques in computational fluid dynamics // AIAA J. 1984. V. 22. No. 11. P. 1505.

83. Хайруллина О.Б. Построение блочно-регулярных оптимальных сеток в двумерных многосвязных областях // Вопросы атомной науки и техники: Математическое моделирование физических процессов. 1992. Т. 1. С. 62.

84. Мажукин В.И., Самарский А.А., Кастельянос О. Методы динамической адаптации для нестационарных задач с большими градиентами // Математическое моделирование. 1993. Т. 5. № 4. С. 32.

85. Gropp W.D., Keyes D.E. Domain Decomposition with Local Mesh Refinement // SIAM Journal of Scientifc and Statistical Computing. 1992. V 13. No. 4. P. 967.

86. Mitchell W.F. A Domain Partition Approach to Distributing Adaptive Grids // Applied numerical mathematics. 1998. No. 26. P. 265.

87. Greaves D.M., Borthwick A.G.L. On the Use of Adaptive Hierarchical Meshes for Numerical Simulation of Separated Flows // Intern. Journal for Numerical Methods in Fluids. 1998. P. 303.

88. Davis R.L., Dannenhoffer J.F. Three-Dimensional Adaptive Grid-Embedding Euler Technique // AIAA Journal. 1994. V. 32. No. 6. P. 1167.

89. Berger M.J., Oliger J. Adaptive Mesh Refinement for Hyperbolic Partial Differential Equations // Journal of Computational Physics. 1984. No. 53. P. 484.

90. Bell J.B., Berger M.J., Saltzman J., Welcome M.L. Three-Dimensional Adaptive Mesh Refinement for Hyperbolic Conservation Laws // SIAM Journal of Scientific Computing 1994. No. 15. P. 127.

91. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. 4.1. M.: Наука, 1987.

92. Ждан С.А. Динамика детонационных и ударных волн в газовзвесях и газах. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Новосибирск, 1995.

93. Ebert Н. Physikalisches Taschenbuch. Friedr. Vieweg&Sohn. Braunschweig, 1957.

94. Khasainov B.A., Veyssiere B. Analysis of the Steady Double-Front Detonation Structure for a Detonable Gas Laden with Aluminum Particles // Archive Combustion's. 1987. V.7. P.334.

95. Gidaspow et al. The Explosive Dissemination of Particulate Pyrotechnic And Explosive Powders // 13th Intern. Pyrotechnics Seminar, ИТ Research Institute, Grand Junction, Colorado. 1988. P. 347.

96. Rietma K., Mutsers S.M.P. The Effect of Interparticle Forces on Expansion of a Homogeneous Gas-Fluidized Bed // Intern. Symposium on Fluidization Proc. France, Toulouse. 1973. P. 32.

97. Rodi W. The prediction of free turbulent boundary layers by use of a two-equation model of turbulence. Ph.D. Thesis. University of London, 1972.

98. Митрофанов В.В. Детонационные волны в гетерогенных средах. Новосибирск: НГУ, 1988.

99. Veyssiere В., Arfi P., Khasainov В.A. Detonation of Starch Suspensions in Gaseous O2/N2 and Stoichiometric H2/02 Mixtures // Combustion and Flame. 1999. V. 117. P. 477.

100. Борисов А.А., Кнорре В.Г., Комиссаров П.В., Маилков A.E., Пчельников A.B., Трошин К.Я. Измерение задержек воспламенения и времен горения предварительно перемешанных двухфазных сред // Химическая физика. 2000. Т. 19. № 4. С. 58.

101. Borisov A.A., SumskoyS.I. // Advanced Computation and Analysis of Combustion / Ed. by G.D. Roy, S.M. Frolov, P. Givi. Moscow: ENAS Publishers, 1997. P. 200.

102. Victorov S.B., Gubin S.A., Maklashova I.V. et all. // Energetic Materials. Ignition. Combustion and Detonation. 32nd Annual Conference of ICT Carlsruhe. Germany. 2001. P. 69.

103. Оран Э., Борис Дж. Численное моделирование реагирующих потоков. -М.: Мир, 1990.

104. Пчельников А.В. Макрокинетические характеристики воспламенения гомогенных и гетерогенных топливных смесей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва, 2000.

105. V. Smiljanovski et al. A Capturing-Tracking Hybrid Scheme for Deflagration Discontinuities // Combust. Theory Modeling, UK. 1997. No. 1. P. 183.

106. Borisov A.A. Impulse Production by Injecting Fuel-rich Products in Air // Proc. of the 15th ONR Propulsion Meeting. Eds. G.Roy and A.Gupta, Univ. of Maryland. 2002. P. 219.

107. Франк-КаменецкиЙ Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука. 1987.

108. Воеводский В.В., Налбандян А.Б. Механизм окисления и горения водорода. М.: Изд-во АН СССР. 1949.

109. Borisov A.A., Skachkov G.I., Troshin K.Ya. Ignition and combustion kinetics of simple CI C3 hydrocarbons in their mixtures with air // Chem. Phys. Reports. 2000. V. 18. No. 9. P. 1665.

110. Slack M., Grillo A. Investigation of Hydrogen Air Ignition Sensitized By Nitric Oxide and By Nitrogen Dioxide // NASA CR-2896. 1977.

111. Ю.С. Завьялов, В.A. JIeye, В.А. Скороспелов. Сплайны в инженерной геометрии. М.: Машиностроение. 1985.

112. Публикации автора по теме диссертации

113. Борисов А.А, Маилков А.Е., Сумской С.И., Шамшин И.О., Барыкин А.Е., Комиссаров П.В., Силакова М.А., Елыпин Р.Н. Генерация волн давления при впрыске гетерогенной смеси в трубу // Химическая физика. 2003. Т. 22. № 6. С. 87.

114. Фролов С.М, Барыкин А.Е., Борисов А.А. Термодинамический цикл с детонационным сжиганием топлива // Химическая физика. 2004. Т. 23. № 3. С. 17.

115. Доклады на научных конференциях

116. Borisov А.А., Sumskoi S.I., Barykin А.Е., Shamshin I.O. Modeling of Detonation Initiation in Ducts by Multiple Jets // International colloquium on Control of Detonation Processes 2000. Moscow: Elex-KM Publishers, 2000. P. 110.

117. Барыкин A.E., Борисов A.A., Сумской С.И. Моделирование течений в высокоплотных насыпных средах // Научная сессия МИФИ 2002. Сборник научных трудов. Т.7. М.: МИФИ. 2002. С.83.

118. Барыкин A.E., Борисов A.A., Сумской С.И. Моделирование истечения реагирующей гетерогенной струи // XXVII Академические чтения по космонавтике. Материалы чтений (тезисы докладов). 2003. М.: «Война и мир». С.319.