Приведены теоретические основы решения задач горения, объемного взрыва и детонации пылевых, газовых и гибридных смесей в технологических циклах. Расмотрены два подхода: термодинамический, позволяющий получить количественную зависимость термодинамических характеристик (температуры, давления, скорости движения фронта волны, массовой скорости) от природы и концентрации горючей смеси. Проанализировано влияние влажности на кинетику горения и детонации органической пыли. Описаны процессы взрыва органической пыли при возникновении вторичных очагов пожара, рассчитаны параметры падающей и отраженной от жесткой преграды ударной волны при взрыве. Второй подход (феноменологический) основан на моделировании несущей и дискретной фазы двумя континуумами и их взаимодействии между собой. На основании теории оболочек приведены расчеты на прочность корпусов фильтров и волокноуловителей. Предложен уточненный метод расчета корпусов фильтров как сопряженных оболочек вращения, основанный на новых уравнениях относительно координат деформированной поверхности. Рассмотрены вопросы прочности взрывозащитных устройств. Для решения задач по расчету на прочность взрывозащитных мембран предложен аналитический подход к решению двумерных краевых задач математической физики. Показано, что учет сжимаемости заполнителя приводит к новому типу волн - волнам обжатия. Представлены результаты экспериментальных исследований процессов горения и взрывов пылевых, газовых и гибридных смесей.

Розглянуто проблеми оцінки вибухонебезпеки систем шляхом синтезу двох моделей прийняття рішень - класичної (на базі точної математичної теорії горіння та вибуху) та невизначеної (на основі нечіткої логіки). Одержані оцінки дають змогу приймати рішення у вигляді рекомендацій щодо запобігання та стримування вибухових процесів.

Предложено новое техническое решение, позволяющее осуществлять инициирование детонации в неограниченном объеме. В основу решения положен метод индукционного ускорения, применяемый в данном случае для ускорения газового потока за фронтом ударной волны. Влияние динамики ускорения газового потока на термодинамические параметры газа за фронтом волны исследовано путем математического моделирования выхода ударной волны из трубы в условиях принудительного изменения скорости выхода струи. Математическая модель позволяет выявить необходимый режим ускорения струи в зависимости от диаметра детонационной трубы и детонационных свойств среды.

Розглянуто приклади виникнення недекартового закону відбиття, які базуються на теорії вибухових хвиль.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г543.142 + Г543.221

Рубрики:

Горіння твердого палива. Горіння вуглецю

Шифр НБУВ: Ж62252 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проанализирована современная концепция детонационных процессов, происходящих в конденсированных системах. С позиций построенного ранее теоретического объяснения процессов, лежащих в основе нетермических взрывных твердофазных превращений под высоким давлением, удается установить глубокую аналогию последних с процессами в активационной стадии детонационной волны, происходящими непосредственно внутри ее переднего ударного фронта.

В рамках кореляційної теорії рідин досліджено механізм ініціювання детонації у фронтах пласких ударних хвиль у гомогенній рідині та в рідині, що містить сферичні нанопори. У Фаулеровій моделі виконано модельні розрахунки потенціалу середніх сил у напівобмеженому метані та в метані з нанопорою. Досліджено умови самоприскорення явища емісії з відкритої, різко розвантаженої пласкої поверхні метану. Розраховано термодинамічні параметри рідкого метану, достатні для ударної дисоціації молекул у фронті пласкої ударної хвилі. На модельному прикладі колапсу сферичних нанопор у метані під дією ударної хвилі досліджуються умови, достатні для дисоціації молекул у гетерогенних конденсованих енергетичних матеріалах. Розрахунки вказують на можливість емісії атомів та молекул з поверхні всередину пори в умовах високих тисків та температур. Емітовані атоми можуть мати значні надтеплові швидкості. Імплозія сферично симетричного потоку атомів з надтепловими швидкостями в центрі нанопори може призвести до ударного збудження та ударного руйнування молекул, іонізації атомів та утворення "гарячої точки" плазмової природи. Пояснено існування нижньої та верхньої меж значень тиску ініціації детонації в гетерогенних енергетичних матеріалах. Поява та зміна режиму гетерогенної детонації за механізмом "гарячих точок" на режим гомогенної детонації залежно від тиску в ініціюючій пласкій ударній хвилі пояснюється збіжністю емітованих поверхнею молекулярних надтеплових потоків у порах та розмірною залежністю роботи виходу частинок з поверхні нанопори. У термінах потенціалів парної взаємодії та парних кореляційних функцій атомів і молекул сформульовано критерії для г

раничних значень термодинамічних параметрів запуску механізму "гарячих точок" та механізму гомогенної детонації.

Зазначено, що у науковій літературі загальновідомою є формула швидкості плоскої детонаційної хвилі, що виведена з системи рівнянь Гюгоніо, проте для сферичного реактора користуватися нею важкувато. Мета роботи - показати можливість втілення положень теорії вибуху в реагуючих газових середовищах для виводу подібної формули, використовуючи спеціальну модель переходу вибухової хвилі в детонацію. Як і в першому, так і в другому випадку діють закони збереження імпульсу, маси й енергії, тому результати мають бути однаковими або майже однаковими, що і підтверджено розрахунками. Одержано формулу дуже просту для користування та більш придатну для вивчення граничних процесів об'ємної детонації.

Мета роботи - визначити початкові умови детонації, необхідні для швидких хімічних перетворень на фронті вибухової сферичної хвилі. Одержано просте співвідношення, що дозволяє визначати критичну температуру для різних тисків воднево-кисневої суміші. Використовуючи вже відомі формули ударного переходу, стало можливим пов'язати критичну температуру з початковими умовами нерухомого середовища і тим самим відповісти на запитання чи відбудеться детонація за заданих значень тиску, температури та процентного співвідношення водню в суміші.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г543.21

Рубрики:

Детонація

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

The propagation of a shock wave induced by the explosion of a spherical charge is theoretically studied. On the basis of the proposed theory of an equivalent point-like explosion by applying the method of sewing to asymptotic expansions, we get the analytic dependence of the pressure on the leading edge of a shock wave on the distance on the whole infinite path of its propagation. The result derived agrees quite well with the experimental data for gas-filled volumes and charges made from condensed explosive substances.

Перехід горіння в детонацію є цікавим як з точки зору вибухобезпеки, так і для проектування імпульсних детонаційних двигунів. Такі двигуни вигідні енергетично при польотах з числами Маха, що перевищують 3. Проте перехід дозвукового горіння в детонацію на цей час недостатньо досліджено, що є суттєвою перешкодою як для розв'язання проблем вибухобезпеки, так і для конструювання детонаційних двигунів (авіаційних і ракетних). Мета роботи - дослідження математичних властивостей зазначеного переходу. Запропоновано математичну модель переходу дефлаграції в детонацію, що базується на розв'язанні задачі про стійкість полум'я. Ця модель доповнює сучасну теорію горіння та вибуху та теорію турбулентності. Зроблено теоретичну оцінку довжини переддетонаційної ділянки та часу утворення детонаційної хвилі. Доведено, що довжина переддетонаційної ділянки для повільно згораючих сумішей більше, ніж для швидко згораючих. Одержані результати дозволяють вдосконалити математичне забезпечення автоматизованих систем керування вибухонебезпечними об'єктами та проектування детонаційних двигунів.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г543.21

Рубрики:

Детонація

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложенный метод моделирования детонации водород-кислородной смеси, основанный на событийном подходе, характеризуется высокой степенью эффективности вычислений за счет наблюдения только зоны активной химической реакции. Предложена короткая схема протекания химических реакций окисления водорода, с помощью которой становится возможным моделирование событийными средствами. Метод обладает большой гибкостью за счет возможности варьирования такими параметрами как плотность, концентрация и энергетические барьеры.