Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.08 Аэро-термо-акустика и акустика горения

 

Мальцев В.М., Сычев А.Е., Орджоникидзе С.К. «Космос как инструмент исследования физико-химических процессов горения и база технологии получения новых материалов» Авиакосмическое приборостроение, № 3, с. 5689 (2003)

Известны исследования процессов горения в условиях различных внешних воздействий – высокоскоростных газовых потоков, интенсивных акустических колебаний, высоких перегрузок и невесомости, электрических и магнитных полей, лазерного излучения и т.п. Исследования любого из вышеперечисленных воздействий давали новую фундаментальную информацию о процессах горения. Таким образом, каждый особый внешний фактор служил инструментом исследования механизма горения. В этом плане уникальным инструментом исследования горения представляется космос, в котором многие из вышеперечисленных факторов присутствуют, но имеется и целый ряд других особенных воздействий – невесомость, глубокий естественный вакуум, солнечная световая и электромагнитная радиация, космические частицы, потоки заряженных частиц и т.д. В связи с этим использование космических условий для исследования горения и разработка технологий получения новых материалов представляются весьма перспективными. Рассмотрены виды горения, методы экспериментального исследования быстропротекающих процессов, вопросы исследования механизма процесса горения СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез)-систем в случае гравитации и микрогравитации. Основной научной целью космических экспериментов являлось установление механизма горения и структурообразования СВС-систем в условиях невесомости. Решение этой задачи позволит получать тугоплавкие высокопористые материалы со структурой пен или зернистых каркасов. Значительные гравитационные эффекты имеют место в алюминотермических СВС-процессах, образующих продукты в виде двухфазного (или многофазного) расплава с разноплотными компонентами. При образовании расплавленных СВС-продуктов гравитация сильно влияет на формообразование, подавляя действие сил поверхностного натяжения. В области космического эксперимента необходимо отметить использование космического вакуума для изучения самоочистки от примесей протекания СВС-процессов.

Авиакосмическое приборостроение, № 3, с. 5689 (2003) | Рубрики: 08.08 18

 

Абдуллаев Н.А. «Новые методы компенсации температурной погрешности в системах наземной акустической локации» Авиакосмическое приборостроение, № 1, с. 1128 (2010)

Предложен способ повышения точности акустической локации при использовании метода окружности. Суть предложенного способа заключается в компенсации влияния температуры путем подбора соответствующего участка частотного спектра акустического сигнала. Проанализирована возможность компенсации изменения скорости звука при изменении температуры противоположным изменением влажности воздуха, вызванным взаимосвязью между температурой и влажностью воздуха. Показано, что степень взаимной компенсации указанных погрешностей растет с уменьшением температуры воздуха. Ключевые слова: Погрешность, акустический контроль, взрывы, скорость звука, влажность, температура.

Авиакосмическое приборостроение, № 1, с. 1128 (2010) | Рубрики: 08.08 14.04

 

Пятницкий Л.Н. «Волновая модель турбулентности» Инженерная физика, № 11, с. 20-53 (2012)

Пульсации гидродинамических параметров турбулентного течения интерпретируются как результат суперпозиции возмущений, возникающих в зоне торможения потока и распространяющихся в виде акустических волновых пакетов. Волновой механизм позволил найти пространственно-временное поле пульсаций, установить физическую природу и признаки, определяющие турбулентный пограничный слой, ламинарный подслой, вихреобразование, и вычислить их параметры. Анализ развития поля пульсаций дает возможность исследовать процесс превращения детерминированного движения в хаотическое, выяснить характер нерегулярности этого движения. Пользуясь сильной зависимостью свойств потока от условий на границе течения, удалось поставить и решить обратную задачу турбулентности, определив параметры первичных возмущений плазменного канала волнового бесселева пучка. Ключевые слова: турбулентность, пограничный слой, турбулентные пульсации, волновое уравнение, волновой пучок, бесселев пучок, аксикон, лазерное излучение, оптический пробой, структура плазменного канала.

Инженерная физика, № 11, с. 20-53 (2012) | Рубрика: 08.08

 

Васильев А.А. «Резонанс колебаний в продуктах реакции и в исходной смеси как причина перехода горения в детонацию» Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 71-79 (2022)

Качественная трансформация низкоскоростного ламинарного пламени в турбулентное (за счет естественной или искусственной неустойчивости) и формирование уходящих вперед волн сжатия изучены достаточно подробно. Дискуссионным является вопрос о природе возникновения очага реакции в области между головной волной сжатия и следующим за ней на удалении фронтом пламени, а также вопрос о динамике взаимодействия этого очага с основными структурными элементами. Именно тип этого очага (медленное или взрывное сгорание) определяет его последующее взаимодействие с фронтом волны сжатия – безударное или ударно-волновое расширение, способное в итоге сформировать детонационную волну. В данной работе в качестве способа перевода очага реакции во взрывной тип обсуждается его усиление за счет возникающего при распространении пламени резонанса продольных акустических колебаний горячих продуктов реакции и исходной горючей смеси. Именно резонанс с его многократным увеличением амплитуд газодинамических параметров способен эффективно осуществить переход горения в детонацию. Обсуждены различные стадии перехода, сделаны соответствующие оценки, согласующиеся с экспериментами.

Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 71-79 (2022) | Рубрика: 08.08

 

Замураев В.П., Калинина А.П. «Горение этилена и керосина в сверхзвуковом потоке при низких числах Маха» Физика горения и взрыва, 58, № 4, с. 63-70 (2022)

Численно изучается горение этилена и керосина при числе Маха потока М≤2. Для воспламенения подаваемого через осевой инжектор топлива и поддержки его горения применяется дросселирование потока с помощью боковой струи сжатого воздуха. Решаются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье–Стокса, замыкаемые κ–ε-моделью турбулентности. Горение топлива моделировалось одной реакцией. Исследована возможность формирования околозвукового течения. При числе Маха M=1.7 и температуре торможения 1 400 и 1 500 K изучена газодинамическая структура потока в канале при горении керосина. Расчеты выполнены при различных значениях ограничителя производства турбулентной кинетической энергии.

Физика горения и взрыва, 58, № 4, с. 63-70 (2022) | Рубрика: 08.08

 

Третьяков П.К., Тупикин А.В. «Режимы горения керосина в канале постоянного сечения при числе Маха на входе М=1.7» Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 28-32 (2022)

Представлены результаты изучения горения керосина в каналах постоянного сечения при числе Маха на входе М=1.7. Эксперименты проводились в каналах с отличающейся геометрией проточной части. Показано существование режимов течения с волновыми структурами, не приводящими к развитию псевдоскачкового режима горения. Определены критические условия, выполнение которых необходимо для инициирования и реализации преддетонационного квазистационарного режима горения.

Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 28-32 (2022) | Рубрика: 08.08

 

Федорова Н.Н., Гольдфельд М.А., Пикалов В.В. «Исследование пульсационных режимов в высокоскоростном потоке с теплоподводом. I. Эксперимент» Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 33-43 (2022)

Представлены результаты экспериментальных исследований течения в канале с внезапным расширением без подвода и с подводом тепла в сверхзвуковой воздушный поток. На основании обработки экспериментальных данных о временных зависимостях статического давления на стенке канала определены спектральные мощности пульсаций, анализ которых показал, что при подводе тепла в течении происходит усиление спектральной мощности пульсаций давления в диапазоне частот 250–400 Гц. Наибольшее увеличение мощности наблюдается в начальный период процесса при воспламенении смеси и в конце режима стабилизации горения. В период, соответствующий развитому горению, максимум спектра мощности пульсаций снижается, а интервал значимых частот расширяется на диапазон 400–600 Гц.

Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 33-43 (2022) | Рубрика: 08.08

 

Федорова Н.Н., Гольдфельд М.А., Пикалов В.В. «Исследование пульсационных режимов в высокоскоростном потоке с теплоподводом. II. Численное моделирование» Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 44-53 (2022)

Представлены результаты численного исследования турбулентных реагирующих течений в канале с внезапным расширением с учетом инжекции водородных струй в сверхзвуковой (М=4) воздушный поток. Моделирование проведено в трехмерной нестационарной постановке с использованием программного комплекса ANSYS Fluent в условиях экспериментов, выполненных в импульсной высокоэнтальпийной аэродинамической установке ИТ-302М. В расчетах получен автоколебательный режим с интенсивными пульсациями давления и интегрального тепловыделения. При этом среднее по периоду распределение давления удовлетворительно совпадает с экспериментальными значениями, а частота пульсаций давления лежит в диапазоне, полученном в экспериментах. На основании детального анализа характеристик течения за полный цикл колебаний уточнен механизм обратной связи, ответственный за возникновение автоколебаний.

Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 44-53 (2022) | Рубрика: 08.08

 

Георгиевский П.Ю., Левин В.А., Сутырин О.Г. «Инициирование детонации при взаимодействии ударной волны с горючим газовым пузырем различной плотности» Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 72-78 (2022)

На основе уравнений Эйлера проведено численное моделирование взаимодействия ударной волны в газе с горючим газовым пузырем повышенной плотности. Описаны три качественно различных режима инициирования детонации: прямое инициирование детонации в передней части пузыря при достаточно высоких числах Маха падающей волны и инициирование детонации в задней части пузыря в результате преломления волны и фокусировки вторичных скачков уплотнения при меньших числах Маха. Показано, что режим инициирования детонации существенно зависит как от интенсивности ударной волны, так и от плотности смеси в пузыре. На основе серии расчетов построена диаграмма режимов инициирования детонации и показано, что эффект фокусировки ударной волны позволяет достичь успешного инициирования детонации при многократно меньшей интенсивности падающей волны по сравнению с прямым инициированием.

Физика горения и взрыва, 58, № 5, с. 72-78 (2022) | Рубрики: 08.08 08.10

 

Федорова Н.Н., Ванькова О.С. «Влияние параметров внешней среды на воспламенение и горение сверхзвуковой водородной струи, истекающей в затопленное пространство» Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 19-31 (2022)

Представлены результаты численного моделирования смешения, воспламенения и горения холодной сверхзвуковой (Мjet=1.46) водородной струи, подаваемой соосно в кольцевую сверхзвуковую (Mair=1.86) струю горячего влажного воздуха, в условиях истечения в затопленное пространство. Моделирование проведено в программном комплексе ANSYS Fluent 2020 R1 в нестационарной двумерной осесимметричной постановке на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса, дополненных k-w SST моделью турбулентности и детальным кинетическим механизмом горения водорода в воздухе. Геометрия и параметры расчетов выбраны в соответствии с условиями эксперимента (Cohen, Guile, 1969), данные которого использованы для верификации расчетного алгоритма. Изучена структура реагирующей струи, проведена оценка полноты сгорания водорода при различных значениях параметра нерасчетности струи. Получены мгновенные, средние и пульсационные компоненты основных газодинамических параметров и концентраций компонентов реагирующей смеси.

Физика горения и взрыва, 58, № 3, с. 19-31 (2022) | Рубрики: 04.12 08.08