Структура стационарных волн детонации

Структура стационарных волн детонации. Рассмотрим плоское одномерное стационарное движение монодисперсной горючей аэровзвеси в системе координат, связанной с детонационным фронтом. При высоких скоростях движения, характерных для детонационных волн, влияние излучения и процессов переноса (диффузии, теплопроводности) пренебрежимо мало. Уравнения (5.1.1) в стационарном случае имеют интегралы, представляющие собой законы сохранения массы, импульса и энергии (см. (4,4.5)) [c.425]

В следующем параграфе мы рассмотрим структуру стационарных плоских одномерных детонационных волн в газах. В 3 анализируются факторы, оказывающие влияние на скорость распространения детонации. О других фундаментальных исследованиях по детонации кратко сообщается в 4, где, но существу, содержится критический обзор избранной литературы. Чтобы не увеличивать размеры книги, мы не излагаем в полном объеме вопросы, рассматриваемые в 3 и 4. Здесь следует посоветовать читателю обратиться к имеющейся литературе. Несколько более подробное рассмотрение ряда вопросов можно найти в работах р ]. [c.194]

Это противоречие между условием стационарности детонационной волны — равенством скорости раснространения для всех ее зон, и кинетическим условием воспламенения — повышением давления в ударной волне, необходимым для воснламенения с очень малой задержкой, как мы увидим, может быть устранено на основе реальной структуры детонационной волны, как она определяется из всей совокупности опытных данных. Среди них существенное место занимают особенности раснространения пламен- у пределов детонации. [c.346]

Пределы горения и детонации при уменьшении диаметра трубы, в общем случае наступают вследствие увеличения теплопотерь в стенки с единицы реагирующей массы в зоне реакции пламени. На пределах детонации детонационная волна имеет спиновую структуру. Элементом, обеспечивающим стационарное распространение детонационной волны по смеси, по К. И. Щелкину, является излом ударной волны, распространяющейся с большей скоростью но сравнению со скоростью детонационной волны по оси трубки. Чем больше геометрический размер этого излома, тем за более продолжительное время будет рассасываться через торцы излома сжатая в этом изломе смесь в окружающую среду, сжатую плоской ударной волной. Следовательно, в смесях с большим временем химической реакции период индукции сможет заканчиваться до момента полного истечения сжатой смеси из излома волны. [c.182]

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]

На основе существуюш,их представлений переход горения твердых ВВ в детонацию можно представить обш,ей упрош енной схемой (рис. 44), которая включает следующие стадии I — устойчивое послойное горение II — конвективное горение III — низкоскоростной (800—3500 м1сек) режим взрывчатого превращения IV стационарная, нормальная детонация. Каждая из стадий различается механизмом передачи тепла и возбуждения реакции. Основной формой передачи тепла при послойном горении является молекулярная теплопроводность, при конвективном горений — вынужденная конвекция. Низкоскоростной режим возбуждается волнами сжатия, детонация — ударной волной. В общем случае развитие процесса является ускоренным. Конечным результатом ускоренного развития является формирование ударной волны, которая инициирует детонацию ВВ, если ее амплитуда превышает критическое значение, и система является детонационноспособной (диаметр заряда превышает критический диаметр детонации). Существование и пространственная протяженность отдельных стадий зависят от структуры заряда, физико-химических (индивидуальных) свойств ВВ, условий проведения опыта. Так, например, конвективное горение может непосредственно переходить в детонацию, минуя стадию III. Развитие процесса может заканчиваться установлением низкоскоростного режима с постоянной скоростью, и возникновение детонации отсутствует. [c.110]

Рассмотрим прежде всего схему Зельдовича — Щелкина. Основная идея схемы, высказанная Щелкиным, заключается в том, что спиновая детонация возникает в тех случаях, когда благодаря сравнительной химической инертности смеси, воспламенение в плоской ударной волне (как это имеет место в обычной детонации) становится невозможным, и газовая смесь зажигается благодаря особого рода сильному возмущению...— излому фронта ударной волны, обладаюп ему более высокой температурой и плотностью, чем плоская ударная волна [42, стр. 501]. Развивая эту идею, Зельдович [8, 11] дает схематическую структуру детонационной волны (рис. 254), в которой плоский фронт, движущийся со скоростью стационарной волны, имеет излом 0 —0 , движущийся с той же скоростью по оси трубы и, соответственно, с повышенной скоростью, нормальной к излому. Это приводит к ряду следствий. [c.352]

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]

Детонация может также инициироваться при прохождении ударной волны по горючей смеси в ударной трубе. Если изменение давления в ударной волне не слишком велико, то в этом случае детонационные волны также распространяются со скоростью Чепмена — Шуге. Недавно путем подбора условий течения воздушного потока в сопле Лаваля были получены стоячие детонационные волны, неподвижные относительно лабораторной системы координат ]. Условия течения подбирались так, что отраженный маховский прямой скачок уплотнения располагался за выходом сопла. Если воздух предварительно подогрет до достаточно высокой температуры и в поток добавлено горючее (водород), то ударная волна поджигает смесь, и последующее горение превращает скачок в стационарную плоскую сильную детонационную волну. Ниже будет рассмотрена структура и скорость распространения детонационных волн, полученных описанными выше методами. [c.193]

Рассмотрим явления, происходящие при сферической детонации топливо-кислородных и топливо-воздзопных смесей. Распространение сферической детонационной волны отличается от распространения плоской детонационной волны в трубке постоянного сечения прежде всего тем, что в первом случае поверхность ударной волны, распространяющейся во фронте детонационной волны и обеспечивающей воспламенение ударно-сжатого газа, непрерывно возрастает как квадрат ее радиуса, во втором случае поверхность ударной волны остается постоянной. Из эксперимента известно, что плоская детонационная волна может стационарно распространяться со скоростью, пониженной на 10—15% по сравнению с расчетной. Следовательно, если при распространении сферической детонационной волны обеспечить условия, при которых падение скорости не будет превышать 10—15% от расчетной, то такая волна, по-видимому, будет распространяться стационарно. Из чисто геометрического рассмотрения структуры сферической детонационной волны можно получить зависимость ослабления ударной волны во фронте сферической детонационной волны от ее радиуса и периода индукции воспламенения смеси в условиях сжатия ее ударной волной [7]. Эта зависимость имеет следующий вид [c.185]

В [47] методами численного моделирования исследована проблема инициирования гетерогенной детонации алюминия в кислороде в пристенном слое частиц, т. е. проблема слоевой детонации. Установлено, что прохождение слабой ударной волны по облаку, занимающему часть поперечного сечения плоского канала, приводит к излому фронта УВ и сжатию облака за фронтом. Для ударных волн как прямоугольного профиля, так и сопровождаемых волной разрежения, образовавшееся уплотнение облака затем распространяется на поперечное сечение канала с формированием 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 нерегулярным 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 колебаниями течения, что обусловлено прохождением и отражением поперечных волн от стенок канала (плоскости симметрии). Осредненное по времени распространение детонационной волны соответствует перёслсатому режиму стационарной детонации. [c.203]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология