ВЫХОД ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНЫ В РАСШИРЯЮЩИЙСЯ КАНАЛ
, ,
Институт теоретической и прикладной механики им. Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, Россия
Актуальность рассмотрения гетерогенной детонации пылевзвесей обусловлена как безопасностью производства различных типов порошков, так и развитием детонационных технологий, использующих включения твердых реакционноспособных частиц в газовые рабочие среды. Рассмотрение детонационных процессов в замкнутых каналах так же является актуальной проблемой, так большую часть подобных сооружений представляет из себя шахты, каналы вентиляций, производственные помещения и т. д. Скопление различной пыли в таких помещениях может привести к непоправимым последствиям. В связи с этим исследование задач о выходе детонационной волны в канал с расширением является важной задачей, по предотвращению возникновения чрезвычайных ситуаций. Ранее в работах [1-3] рассматривались задачи гетерогенной детонационной волны (ДВ) в смеси алюминиевых частиц и кислорода. В работах [2-3] были выявлены основные особенности таких течений, возникновение закритического режима распространения детонационной волны, срыв распространения, а так же частичный срыв детонационной волны, с последующим ее восстановлением. Подобные эффекты наблюдались в результате варьирования ширины канала, а так же размером частиц алюминия. В ходе численного моделирования были построены карты режимов дифракции в канале с обратным уступом.
В данной работе рассматривается задача, в которой детонационная волна выходит в канал с постепенным расширением. Целью работы было получение критериев срыва и распространения гетерогенной детонации в газовзвеси частиц алюминия при выходе в канал с постепенным расширением. Угол расширения варьировался в доапазоне от 0° до 60°. В качестве исходного течения рассматривалась плоская волна гетерогенной детонации Чепмена-Жуге. Исследования проведены на основе физико-математической модели детонации алюминиевых частиц в кислороде [1]. Численная технология, основанна на использовании схемы TVD для газа и Джентри-Мартина-Дэйли для частиц опробована на ряде задач в [2–3].
Моделирование показало, что динамика процесса распространения волны гетерогенной детонации близка динамике распространения ДВ в газовой смеси. В ходе расчетов были получены все режимы распространения детонационной волны, а именно распространение детонации без срыва, с частичным и полным срывом ДВ. При угле расширения меньше 30° полного срыва ДВ не наблюдалось. Развитие сформировавшейся ячеистой структуры наблюдалось в близи оси симметрии при угле расширения в 15°.
Работа была выполнена при поддержке РНФ №16-19-00010.
ЛИТЕРАТУРА
Федоров гетерогенной детонации частиц алюминия, диспергированных в кислороде // Физика горения и взрыва. 1992. Т. 28, № 3. С. 72–83. , , Хмель плоской детонационной волны на обратном уступе в газовзвеси // Физика горения и взрыва. 2009. T. 45, № 5. C. 95–107. , , Хмель расширяющаяся гетерогенная детонация в газовзвесях частиц алюминия // Физика горения и взрыва. 2016. T. 52,№ 1. C. 84–95.