Численное исследование кинетических механизмов пламени перхлората аммония

Авиационная и ракетно-космическая техника

2023. Т. 30. № 2. С. 131-138.

DOI: 10.34759/vst-2023-2-131-138

Авторы

Шайдуллин Р. А.*, Сабирзянов А. Н.**

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: samsankimanki@bk.ru
**e-mail: ansabirzyanov@kai.ru

Аннотация

Представлено сравнение кинетических механизмов химического взаимодействия продуктов термического разложения перхлората аммония Н.Е. Ермолина и Puduppakkam’a. Определены профили изменения температуры и компонентного состава газовой фазы у поверхности перхлората аммония в широком диапазоне давления в приближении проточного реактора средствами ANSYS Chemkin-Pro. Проведено сопоставление экспериментальных результатов и расчетных значений по составу устойчивых соединений и температуре пламени при давлении 0,6 атм. Представлен редуцированный механизм химических реакций в пламени перхлората аммония, полученный на основе кинетического механизма Puduppakkam’a.

Ключевые слова:

перхлорат аммония, механизмы химического взаимодействия продуктов термического разложения, проточный реактор, моделирование, продукты горения, профиль температуры пламени

Библиографический список

  1. Механизм термического разложения перхлората аммония: Сб. статей. — Черноголовка: ИФХ АН СССР, 1981.
  2. Коробейничев О.П., Терещенко А.Г., Шварцберг В.М. и др. Исследование структуры пламени слоевых систем на основе ПХА // Физика горения и взрыва. 1990. № 2. С. 53–58.
  3. Синдицкий В.П., Черный А.Н., Чжо С.Х. и др. Горение смесей перхлората аммония с высококалорийными горючими // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 8(177). С. 18—
  4. Зубрилин И.А., Диденко А. А., Дмитриев Д. Н., Гураков Н. И., Эрнандэс М. М. Влияние процесса горения на структуру закрученного потока за горелочным устройством камеры сгорания газотурбинной установки // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 3. С. 124—
  5. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение: физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / пер. с англ. Г.Л. Агафонова; под ред. П.А. Власова. — М.: Физматлит, 2006.
  6. Гардинер У. мл., Диксон-Льюис Г., Целнер Р. и др. Химия горения / Перевод с англ. Е.В. Мозжухина, М.Б. Прохорова; Под ред. И.С. Заслонко. — М.: Мир, 1988.
  7. Лепихов А.В. Упрощенная кинетическая схема горения смеси RP—1/O2 для CFD-расчетов ракетных двигателей // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2016. Т. 17. № URL: http://chemphys.edu.ru/issues/2016-17-1/articles/626
  8. Кононов Д.С. и др. Упрощенные кинетические модели горения метана для расширения возможностей пакета OpenFOAM и физико-химических библиотек // Труды Института системного программирования РАН. 2021. Т. 33. № 6. С. 228–240. DOI: 10.15514/ISPRAS-2021-33(6)-16
  9. Ермолин Н.Е., Коробейничев О.П., Терещенко А.Г., Фомин В.М. Измерение профилей концентраций реагирующих компонентов и температуры в пламени ПХА // Физика горения и взрыва. 1982. № 3. С. 46–49.
  10. Тимнат И. Ракетные двигатели на химическом топливе / Пер. с англ. В. А. Вебера, С. М. Фролова с предисл. авт. — М.: Мир, 1990.
  11. Штейнберг А.С. Быстрые реакции в энергоемких системах: высокотемпературное разложение ракетных топлив и взрывчатых веществ. — М.: Физматлит, 2006.
  12. Arden E.A., Powling J., Smith W.A.W. Observations on the burning rate of ammonium perchlorate // Combustion and Flame. 1962. No. 1, pp. 21–33.
  13. Ермолин Н.Е. Модель кинетики химических реакций в пламенах хлорной кислоты с аммиаком // Физика горения и взрыва. 1995. № 5. С. 58–69.
  14. Smyth D.A. Modeling solid propellant ignition events. Ph.D. Dissertation, Department of Chemical Engineering, Brigham Young University, Provo, UT, 2011, 225 p.
  15. Gross M.L. Two-dimensional modeling of AP/HTPB utilizing a vorticity formulation and one-dimensoinal modeling of AP and ADN. Ph.D. thesis, Department of Chemical Engineering, Brigham Young University, Provo, UT, 2007, 244 p.
  16. Beckstead M.W., Yang V., Puduppakkam K. Modeling and simulation of combustion of solid propellant ingredients using detailed chemical kinetics // 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit (11-14 July 2004; Fort Lauderdale, Florida). DOI: 10.2514/6.2004-4036
  17. Lin M.C. Lin’s chemical kinetics research group. URL: http://mc2.chem.emory.edu/
  18. Smith J.M. Chemical engineering kinetics. — 3rd Edition. — McGraw-Hill Book Company, New York, 1981. — 676 p.
  19. Суржиков С.Т., Краер Х. Вычислительные модели горения неметаллизированного гетерогенного ракетного топлива // Теплофизика высоких температур, 2003. Т. 41. № С. 106–142.
  20. Lu T., Law Ch.K. A directed relation graph method for mechanism reduction // Proceedings of the Combustion Institute. 2005. Vol. 30. No. 1, pp. 1333–1341. DOI: 1016/j.proci.2004.08.145
  21. Peters N., Rogg B. (eds.) Vol. 15 Lecture Notes in Physics / Reduced kinetic mechanisms for applications in combustion system. — Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 1993. — 362 p.
  22. Трусов Б.Г. АСТРА — Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991.
  23. Бирюков В.И., Кочетков Ю.М., Зенин Е.С. Определение потерь удельного импульса тяги из-за химической неравновесности в энергоустановках летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 2. С. 42—

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024