Новосибирск, Россия, 30 мая – 4 июня 2011 г.

Международная конференция
«Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко
№ гос. регистрации 0321101160, ISBN 978-5-905569-01-2

Ершов А.П.   Кашкаров А.О.   Лукьянчиков Л.А.   Прууэл Э.Р.  

Быстрый переход горения в детонацию в двухфазной системе – эксперимент и численное моделирование

Докладчик: Ершов А.П.

     Исследовалось инициирование зарядов насыпного тэна высокоэнтальпийным потоком газа, создаваемым взрывом удаленной навески взрывчатого вещества. При внедрении потока в порошок возникало сложное двухфазное течение, динамика которого исследовалась методом синхротронного просвечивания на ускорителе ВЭПП-3.
      Синхротронная диагностика значительно повышает информативность эксперимента, но требует и дополнительных операций по извлечению физических полей из записей детектора излучения. В работе восстанавливались двумерные распределения плотности в цилиндрическом заряде с шагом по времени 0,5 мкс, диктуемым периодом ускорителя и доступной скоростью считывания информации.
      Для изучения механизма процесса эти распределения сравнивались с данными двухфазной двухскоростной газодинамической модели. При «мягком» воздействии (скорость потока 2,4 км/с, давление торможения 0,8 кбар) режим инициирования заведомо не ударноволновой. Ключевую роль играет межфазное взаимодействие горячего газа и порошка тэна.
      Скорость горения тэна в исходном состоянии недостаточна для наблюдаемой динамики инициирования. Резкая интенсификация взаимодействия возможна при дроблении вещества. Вначале поток газа разгоняет частицы тэна вблизи границы заряда. При компактировании частицы дробятся. Из-за возрастания удельной поверхности ускоряются теплообмен и реакция. Из возникшего очага за время около 10 мкс развивается детонация, что интегрально согласуется с опытом.
      Однако кратковременный пик компактирования не подтверждается экспериментом. Кроме того, начальная стадия расчета затянута из-за инерции твердой фазы. Следовательно, дробление необходимо учитывать, но сам по себе этот фактор недостаточен для полного описания процесса.
      Ускорение горения в ключевой начальной стадии возможно за счет сдвиговой неустойчивости границ раздела фаз, приводящей к периодическому срыву испаряющегося слоя с быстрым воспламенением. Одновременный учет этого эффекта и дробления позволил получить гораздо лучшее согласие с опытом. Таким образом, новые данные, более высокого качества и подробности, позволили предложить адекватную модель развития процесса.

Файл тезисов: abstr250_ershov.doc
Файл с полным текстом: ershov.pdf


К списку докладов
© 1996-2019, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск