Формирование детонационной волны

В рамках неравновесного подхода численно исследовано взаимодействие падающей ударной волны (с прямоугольным или треугольным профилем за ее фронтом) с полубесконечным облаком частиц алюминия конечной ширины, расположенным внутри канала вдоль плоскости симметрии. Установлено, что прохождение ударной волны по облаку инертных частиц, занимающему часть поперечного сечения плоского канала, приводит к излому фронта УВ и сжатию облака за фронтом. Для УВ как прямоугольного профиля, так и сопровождаемых волной разрежения, образовавшееся уплотнение облака затем распространяется на поперечное сечение канала с образованием характерной вихреобразной структуры на кромке облака. Отражение наклонной УВ внутри облака от плоскости симметрии может быть как регулярным (при малой относительной ширине облака), так и с образованием ножки Маха. Для крупной фракции частиц взаимодействие релаксационных зон приводит к размазыванию картины отражения УВ от плоскости симметрии внутри облака. Взаимодействие сильной УВ с облаком аэровзвеси алюминия приводит к воспламенению частиц и формированию детонационной волны в облаке. Установившийся режим детонации для поддерживаемой УВ характеризуется периодическими ко- [c.20]

Рис. 10.15. Профили скорости во время формирования детонационной волны в водородно-кислородной смеси Н2-О2 при начальном давлении 2 бар

Из-за резкой зависимости времени задержки воспламенения от температуры отходящий газ сначала воспламеняется в местах с локально повышенной температурой (горячих точках), существование которых обусловлено тем фактом, что всегда имеют место небольшие флуктуации температуры и давления (хотя отходящий газ — почти гомогенный). Причины таких флуктуаций полностью все еще не известны. Воспламенение в горячих точках приводит к распространению пламени под действием давления или к формированию детонационной волны. В любом случае оно вызывает очень быстрое горение всего отходящего газа (детали см. в 10.6). [c.270]

Самоускоряющееся распространение фронта пламени будет сопровождаться формированием ударной волны перед фронтом пламени. Данный процесс будет продолжаться до тех пор, пока во фронте ударной волны не создадутся условия, приводящие к самовоспламенению смеси и скачкообразному возникновению детонационной волны, распространяющейся стационарно. [c.143]

Возникновение детонационной волны в цилиндре возможно только в случае, когда в некотором объеме несгоревшей части заряда возникает бурная реакция взрывного типа. Только такая реакция может обеспечить формирование волны давления с амплитудой, достаточной для воспламенения горючей смеси, т. е. детонационной волны. [c.19]

Если данные условия, нанример давление, состав смеси и т. п., оказываются недостаточными для детонационного воспламенения, то ударная волна успевает отразиться от конца трубы еще в процессе своего формирования, в результате чего возникают отбросы пламени, вызванные столкновением отраженной ударной волны с фронтом пламени, (см. рис. 3). Таким образом, в условиях горения за пределами детонации распространение пламени происходит с отбросами пламени, что представляет второй признак описанного механизма образования ударной волны. [c.190]

Переход низкоскоростного режима в стационарную детонацию в литых ВВ осуществляется, по мнению авторов работы [13], скачком, поскольку наименьший интервал перехода был равен 13 мм, а соответствующее время около 4 мксек. Однако изучение формирования детонационной волны в литом тротиле при ударном инициировании, проведенное Дреминым и Колдуновым [27], показало, что возникновение детонации происходит в форме плавного возрастания параметров волны вплоть до детонационных. В опытах, проведенных в работе [131], переход горения литой дины в детонацию также осуществлялся в форме плавного нарастания скорости. [c.168]

Обращает на себя внимание тот факт, что значение для лрессованного тротила с открытой пористостью заметно меньше, чем для литого той же плотности, содержащего закрытые поры. Наблюдаемое различие, по-видимому, связано с характером пористости. Это подтверждается данными работы [155], в которой было установлено, что чувствительность порохов с закрытой пористостью ниже, чем с открытой. Таким образом, чувствительность системы к ударной волне зависит не только от наличия пористости, ее величины, но и от характера пористости. Структура заряда оказывает также заметное влияние и на формирование детонационной волны. [c.189]

Особый интерес представляет расстояние между точками, где начинается горение и где окончательно формируется стационарная детонационная волна. Расстояние, необходимое для формирования детонационной волны, позволяет также определить, на каких участках трубопровода применение ингибиторов и ловушек пламени даст наибольший эффект. Кроме того, если имеется оценка средней скорости детонации на этом расстоянии, то можно определить время, требующееся для рас-пьшения пламегасяших составов. И наконец, при увеличении длины преддетонационного участка повышается вероятность наложения давлений, ведущего к возникновению аномально высоких давлений. Так как по мере приближения состава смеси к пределам детонации длина преддетонационного участка должна резко возрастать, то этот эффект может бьггь использован для определения пределов детонации. [c.320]

Задача определения длины преддетонационного участка сводится к получению надежных оценок ускорения пламени и зависимости ускорения от времени. В ряде опытов проводили измерения времени и расстояния, необходимых для формирования детонационных волн в смесях различных углеводородных горючих с кислородом, воздухом и оксидом азота(1) при давлении 1 бар в узких трубах (внутренним диаметром 26 мм). Средние значения ускорения, измеренные в этих опытах, представлены на рис. 4.38 в виде зависимости gf от г8и в логарифмических координатах. Так как SuWi8f связаны друг с другом, то выбору величины 8и в качестве основной переменной не следует придавать особого значения. Как видно из рис. 4.38, между величинами g/ и 5 существует вполне однозначное соотношение, которое можно использовать для оценки gf в топливнокислородных смесях, находящихся в трубах малого диаметра, если известны соответствующие скорости ламинарного горения и степень расширения. [c.321]

Взагшодействие поддерживаемой УВ с облаком реагирующих частиц. Условия возбуждения детонации в облаке частиц алюминия, заполняющем все поперечное сечение канала, изучены в одномерной постановке в [95]. Установлено, что поддерживаемая УВ достаточной амплитуды (Мо = 5, скорость 1.73 км/с) при вхождении в облако создает условия для воспламенения частиц и быстрого формирования детонационной волны. Затем наступает режим стационарной пересжатой детонации со скоростью распространения 1.74 км/с. Влияние ограниченности поперечного размера облака на течение проявляется в следующем. Входящая в облако УВ изгибается и преломляется в соответствии с рассмотренными выше случаями инертной смеси. По мере развития зоны горения фронт внутри облака ускоряется, р-слой за фронтом лидирующей УВ переходит в р-слой детонационной структуры, остальная область заполняется продуктами детонации, содержащими недогоревшие частицы. Возникновение очага горения порождает волну давления, которая распространяется по каналу и, многократно отражаясь затем от верхней стенки и от плоскости симметрии, приводит к флуктуациям течения на фронте и за фронтом лидирующей УВ. Процесс этот прослеживается на рис. 3.45, где представлены теневые рельефы давления на моменты времени от 0.2 до 0.4 мс с периодом 0.05 мс. На рис. 3.45 также можно видеть, что изогнутая УВ отражается от плоскости симметрии с образованием ножки Маха, при этом, в отличие от инертной смеси, здесь и для крупных частиц (5 мкм) заметньЕ последующие отражения от верхней границы слоя и плоскости симметрии с образованием еще ударного фронта в продуктах детонации. [c.277]

Рис. 10.14. Массовые доли атомов кислорода при формировании детонационной волны в водородно-кислородной смеси при начальном давлении 2 бар [Соуа et а1., 1990 а, Ь]. Процесс распространения пламени вызван нагревом небольшой области смеси в районе г = О, что ведет к самовоспламенению в этой области и затем к распространению пламени

При изучении детонационных волн в квази-гомогенной жидкопористой среде (в том числе в водосодержащих аэрированных коллоидных системах) бьшо обращено особое внимание на существенное повышение детонационной способности веществ, находящихся во вспененном состоянии. В этом случае в порах, заполненных газом, при адиабатическом ударно-волновом сжатии происходит сильный разогрев газа и каждая ячейка пористой структуры ведет себя как своеобразный мощный источник тепла, в том числе источник теплового излучения, мгновенно воспламеняющего окружающие слои ВВ. Распределение пор по размерам в начальный период формирования аэрированной коллоидной системы определяется теорией Лифшица-Слезова. Однако в процессе структурирования кривая распределения по размерам размывается, и в дальнейшем состояние системы определяется в рамках теории Кларка-Бекмана-Де Фриза. В этих условиях к стационарному распространению детонации, что обстоятельно показано экспериментально, способны не только водосодержащие аэрированные системы, но и органические соединения, которые никогда ранее не рассматривались, как взрывоопасные - мононитробензол, пропаргиловый спирт и т.п. Это направление наших исследований, несомненно, является оригинальным, и в дальнейшем предполагается его существенное развитие. [c.84]

Детонационные волны в замкнутых объемах не только более подробно изучены по сравнению с детонационными волнами в неограниченных объемах, но и представляют такой тип процесса, который наиболее часто и легко реализуется на практике. Это обусловлено действием стенок, которое приводит к двум до некоторой степени противоположным эффектам. Первый связан со способностью стенок генерировать турбулентность в потоке перед пламенем, что ускоряет переход горения в детонацию. Пламя, распространяющееся по детонационноспособной смеси, заполняющей трубопровод, легко ускоряется, достигая скорости звука, после чего в смеси перед пламенем образуется ударная волна. Начальная скорость пламени является функцией произведения скорости ламинарного горения 5 и (типичное значение которой составляет порядка 1 м/с) на степень расширения , равную отношению плотности реагентов к плотности продуктов (как правило, выполняется соотношение 5 < е < 12). Ускорение пламени, начинающееся с этих умеренных скоростей, обусловлено взаимным действием турбулентности, генерируемой самим пламенем в продуктах горения, и турбулентности, создаваемой в движущемся потоке нереагирующей смеси. В результате происходят увеличение площади поверхности пламени за счет искривления его фронта и переход к турбулентному горению, скорость которого по величине приблизительно на порядок превьппает скорость ламинарного горения. Совместное действие заказанных факторов приводит к формированию перед пламенем ударного скачка, который образуется на расстоянии около 50-60 диаметров [c.312]

Для объяснения формирования сферической детонационной волны непосредственно от инициирующего источника была предложена теория усиления ударной волны под действием когерентного вьщеления энергии (свазер-эффект). Однако, по-видимому, нет причин, которые препятствовали бы применению этой модели для описания возбуждения детонации в замкнутом объеме. Согласно теории свазер-эффекта, энергия, вьщеляемая инициирующим источником, создает перед движущимся пламенем соответствующие градиенты [c.318]

Экспериментальные исследования в области В. Взрывные процессы протекают при больших давлениях и высоких темп-рах, когда существенно изменяются прнвычные свойства вещества. В связи с этим исследования в этой области связаны с значительными трудностями. Давление при детонации мощных ВВ большой плотности достигает сотен тысяч атмосфер при отражении детонационных волн и их столкновении величина давления дополнительно возрастает. 15 пек-рых специальных условиях, в частности при формировании кумулятивной струи, давление может достигать нескольких миллионов атмосфер. К этому нужно добавить, что взрывные процессы весьма кратковременпы и параметры, характеризующие состояние вещества, крайне быстро меняются. Так, в частности, время химич. превращения во фронте детонационной волны у мощных чувствительных ВВ составляет порядка 10" сек и меньше. Для исследования В. используются зеркальные фоторе-1 истры и лупы времени со значительным разрешением во времени, искровые и теневые устройства, спектроскопич. методы исследования, осциллографы с датчиками, в то.м числе осциллографы с высоким разрешением во времени, электронно-оптич. преобразователи, импульсная рентгеновская съемка и т. д. [c.278]

Третий — взрывной режим перехода горения в детонацию — реализуется, когда в процессе ускорения конвективного горения интенсивность волн сжатия скелета возрастает настолько, что частицы на ее фронте разогреваются до температуры воспламенения. Образовавшийся вторичный очаг горения (точка Е на линии 1 на рис. 5.4.3) приводит к формированию еще двух фронтов горения возвратной, или ретонационной волны, распространяющейся по разогретому, уплотненному веществу, навстречу первоначальному фронту конвективного горения (точка М — точка встречи волн) и нестационарной детонационной волны, распространяющейся направо по невозмущенной среде. Этот режим имеет место при высоких Qo и Ts. Взрывной переход горения в детонацию во взрывчатых веществах экспериментально зафиксирован в работах А. Ф. Беляева и др. (1973) Н. В. Ащенкова, [c.439]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология