Novosibirsk, Russia, May, 30 – June, 4, 2011

International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Ershov A.   Кашкаров А.О.   Лукьянчиков Л.А.   Прууэл Э.Р.  

Быстрый переход горения в детонацию в двухфазной системе – эксперимент и численное моделирование

Reporter: Ershov A.

     Исследовалось инициирование зарядов насыпного тэна высокоэнтальпийным потоком газа, создаваемым взрывом удаленной навески взрывчатого вещества. При внедрении потока в порошок возникало сложное двухфазное течение, динамика которого исследовалась методом синхротронного просвечивания на ускорителе ВЭПП-3.
      Синхротронная диагностика значительно повышает информативность эксперимента, но требует и дополнительных операций по извлечению физических полей из записей детектора излучения. В работе восстанавливались двумерные распределения плотности в цилиндрическом заряде с шагом по времени 0,5 мкс, диктуемым периодом ускорителя и доступной скоростью считывания информации.
      Для изучения механизма процесса эти распределения сравнивались с данными двухфазной двухскоростной газодинамической модели. При «мягком» воздействии (скорость потока 2,4 км/с, давление торможения 0,8 кбар) режим инициирования заведомо не ударноволновой. Ключевую роль играет межфазное взаимодействие горячего газа и порошка тэна.
      Скорость горения тэна в исходном состоянии недостаточна для наблюдаемой динамики инициирования. Резкая интенсификация взаимодействия возможна при дроблении вещества. Вначале поток газа разгоняет частицы тэна вблизи границы заряда. При компактировании частицы дробятся. Из-за возрастания удельной поверхности ускоряются теплообмен и реакция. Из возникшего очага за время около 10 мкс развивается детонация, что интегрально согласуется с опытом.
      Однако кратковременный пик компактирования не подтверждается экспериментом. Кроме того, начальная стадия расчета затянута из-за инерции твердой фазы. Следовательно, дробление необходимо учитывать, но сам по себе этот фактор недостаточен для полного описания процесса.
      Ускорение горения в ключевой начальной стадии возможно за счет сдвиговой неустойчивости границ раздела фаз, приводящей к периодическому срыву испаряющегося слоя с быстрым воспламенением. Одновременный учет этого эффекта и дробления позволил получить гораздо лучшее согласие с опытом. Таким образом, новые данные, более высокого качества и подробности, позволили предложить адекватную модель развития процесса.

Abstracts file: abstr250_ershov.doc
Full text file: ershov.pdf


To reports list
© 1996-2017, Institute of computational technologies of SB RAS, Novosibirsk