Численное моделирование стационарных волн горения и детонации в керосино-воздушной горючей смеси

Авторы

Гидаспов В. Ю.^*, Москаленко О. А.^**, Пирумов У. Г.^***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: gidaspov@mai.ru
**e-mail: moskalenko-o@yandex.ru
***e-mail: pirumov@mai.ru

Аннотация

Приводятся результаты численных исследований воспламенения и детонации газокапельной керосино-воздушной горючей смеси. Разработана упрощенная физико-математическая модель процесса. Капли керосина считаются однокомпонентными, учитываются процессы газификации керосина и химические превращения в газовой фазе. Расчетным путем определены структура и минимальная скорость распространения стационарной детонационной волны и максимальная скорость потока при стационарном горении. Процессы, протекающие в газовой фазе, рассматривались в трех постановках: «равновесной»,   «неравновесной-обратимой» и «неравновесной-необратимой». Показано, что использование традиционной «неравновесной-необратимой» модели может приводить к неточным оценкам тепловыделения при горении. Разработанные физико-математическая модель и вычислительные алгоритмы могут быть использованы при создании методик моделирования горения и детонации керосиновоздушной смеси в многомерной постановке

Ключевые слова:

численное моделирование, горение и детонация керосино-воздушной горючей смеси, химические превращения и фазовые переходы

Библиографический список

1. Митрофанов В.В. Детонация гомогенных и гетерогенных систем. Новосибирск: Изд-во Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 2003. 200 с. 
2.  Басевич В.Я., Фролов С.М. Глобальные кинетические механизмы, использующиеся при моделировании многостадийного самовоспламенения углеводородов в реагирующих течениях // Химическая физика. 2006. Т. 25. № 6. С. 54-62.
   
3. Басевич В.Я., Беляев А.А., Медведев С.Н., Посвянский В.С., Фролов Ф.С., Фролов С.М. Моделирование самовоспламенения и горения капель н-гептана с использованием детального кинетического механизма // Химическая физика. 2010. Т. 29. № 12. С. 5059.
   
4. Фёдоров А.В., Тропин Д.А. Математическая модель детонационного сгорания пара керосина в окислителе // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 1. С. 47-54.
   
5. Гидаспов В.Ю. Численное моделирование стационарных волн горения и детонации в смеси частиц магния с воздухом // Электронный журнал «Труды МАИ». 2013. № 66. Режим доступа: http:// www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=40233
   
6. Франк-Каменецкий А.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1967.
   
7. Волков В.А., Гидаспов В.Ю., Пирумов У.Г., Стрельцов В.Ю. Численное моделирование течений реагирующих газокапельных и газовых смесей в экспериментах по воспламенению метанола // ТВТ. 1998. Т. 36. № 3. С. 424-434.
   
8. Пирумов У.Г. Математическое моделирование в проблемах охраны воздушного бассейна. М.: Изд-во МАИ, 2001. 340 с. 
9. Гидаспов В.Ю., Москаленко О.А., Пирумов У.Г. Численное моделирование стационарных детонационных волн в газовых и газокапельных реагирующих смесях // Вестник Московского авиационного института. 2009. T. 16. № 2. С. 51-61.
   
10. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. М.: Изд-во АН СССР, 1944. 72 с. 
11.  Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справочное издание в 4-х т. // Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. М.: Наука, 1982. Т. 1. Кн. 2. 326 с. 
12. Дрегалин А.Ф., Зенуков И.А., Крюков В.Г., Наумов В.И. Математическое моделирование высокотемпературных процессов в энергоустановках / Под ред. В.Е. Алемасова. Казань: Изд-во Казанского университета, 1985. 263 с. 
13.   Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1982. 592 с. 
14. Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и газообразном состояниях / Сборник статей; Под ред. Варгафтика Н.Б. М.: Оборонгиз, 1961. 162 с. 
15.   Гидаспов В.Ю. Вычислительный алгоритм решения задачи о распаде произвольного разрыва в равновесно-реагирующем газе // Математическое моделирование. 2006. T. 18. № 8. C. 64-76.