WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 43 | 44 || 46 |

турбореактивный, прямоточный со сверхзвуковым горением и двигатель с горением в постоянном объёме в различных комбинациях (TJ/CVC; scramjet/CVC; TJ/CVC/scramjet). Причём в качестве СVС-модуля предполагается использование пульсирующих детонационных двигателей (ПДД, PDE) или двигателей с непрерывной детонацией (с вращающейся детонационной волной – НДД, CDE). Рассмотрен ряд схем ПДД, приведены результаты и примеры реализации в виде двигателей. Основное внимание уделено изучаемой в настоящее время в Туч Е. В., Кривошеина M. Н., Кобенко С. В. лаборатории сверхзвукового горения ИТПМ СО РАН схемы сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя с пульсирующим режимом горения (СПВРД с ПРГ).

Рассматривается псевдоскачковый режим горения в канале постоянного сечения, который может поддерживаться только при наличии внешнего энергетического воздействия на течение. Параметры течения на входе в канал таковы, что происходит инициирование и развитие диффузионного горения топлива. Количество топлива определяется тепловым запиранием течения. Длина постоянного участка канала выбирается приблизительно равной протяжённости псевдоскачка с полным сгоранием этого топлива. При импульсно-периодическом энергетическом (определённой интенсивности) воздействии на поток горение можно перевести из диффузионного режима в псевдоскачковый. При этом в конце псевдоскачка будет устанавливаться приблизительно звуковая скорость потока. Псевдоскачковый режим горения будет переходить в диффузионный режим при перемещении головной части псевдоскачка к месту инжекции топлива вследствие ухудшения процесса смешения. Псевдоскачок будет колебаться в канале с периодом, равным периоду энергетического воздействия. Длительность импульса и величина периода связаны с энергией, необходимой для формирования псевдоскачка, и скоростью его движения навстречу потоку. Возможно несколько пульсирующих режимов горения:

переход от диффузионного горения к псевдоскачковому и обратно (при низких частотах);

смешанный (диффузионно-псевдоскачковый), когда псевдоскачок не исчезает с увеличением частоты, и квазистационарный, когда псевдоскачок сохраняет своё положение в канале. Основным преимуществом такого способа организации горения является достижение высокой эффективности протекания процесса, которая определяется минимальными потерями полного давления и максимальным приростом температуры. Как отмечалось выше, скорость потока за скачком будет близка к скорости звука. Этому режиму соответствует максимальное значение коэффициента восстановления полного давления. Дальнейшее развитие процесса горения продолжается в расширяющемся канале. Проведённые эксперименты показали принципиальную возможность осуществления таких режимов горения.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРЕГРАД ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ Е. В. Туч1, M. Н. Кривошеина1, С. В. КобенкоИнститут физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск Нижневартовский государственный гуманитарный университет Цель данной работы заключается в исследовании влияния учета анизотропии механических характеристик материалов преград на их разрушение при динамическом нагружении стальными деформируемыми ударниками. Для моделирования деформационного поведения преграды и ударника используются уравнения механики сплошной среды. Упругое деформирование ортотропного материала преграды описывается с помощью обобщенного закона Гука. Пластическое деформирование анизотропного материала моделируется согласно условию пластичности Мизеса Хилла, учитывающего изотропное упрочнение. В качестве критерия прочности также используется критерий Мизеса Хилла, позволяющий учитывать анизотропию прочностных характеристик материала. В качестве численного метода используется метод конечных элементов, модифицированный Г. Р. Джонсоном для задач удара.

В работе рассматривается нагружение транстропной преграды, упругие, пластические и прочностные свойства которой по толщине меньше, чем в плоскости проката. Результаты расчетов ударного нагружения такой преграды сравнивались с результатами расчетов ударного нагружения изотропной преграды, в которой упругие, пластические и прочностные свойства Федотенко Т. М. и др. материала преграды соответствуют свойствам транстропного материала преграды в плоскости проката. При численном моделировании ударного нагружения преграды из транстропного материала на примере алюминиевого сплава Д16Т показано, что неучет анизотропии механических свойств материала приводит к меньшей области разрушения в преграде.

Список литературы 1. Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. М.: Наука, 1966.

2. Катушев А. Г. Распространение ударных волн в полидисперсных газовзвесях. ПМТФ. 1993.

Т. 34. № 2. С. 24–31.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ТЕРМОПАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ИНИЦИИРОВАНИЯ ДЕТОНАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Т. М. Федотенко1, М. А. Гулевич1, В. В. Пай1, И. В. Яковлев1, А. Г. Игнатенко2, В. В. СаяпинИнститут гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск ФГУП “НМЗ Искра” При ведении горных работ особое значение имеет использование массовых взрывов скважинных зарядов. Точная синхронизация моментов инициирования скважинных зарядов дает возможность экономить до 25–30% взрывчатых веществ.

Традиционно используемые детонаторы с пирозамедлением, как правило, не обладают необходимой точностью задержки и в последние годы вытесняются детонаторами с электронным замедлением. Несмотря на высокую стоимость детонаторов с электронным замедлением (16–70 дол/шт), общий экономический эффект при проведении массовых подрывов значителен. Повышение точности задержки инициирования позволяет использовать рассредоточенные внутрискважинные заряды, что снижает их вес в полтора–два раза при сохранении эффективности воздействия. Поверхностная разводка сети к детонаторам электрического типа проводится электрической цепью, а пиротехнического ударно-волновой трубкой. Применение ударно-волновой трубки во многих случаях предпочтительней из-за большей надежности, технической и организационной простоты монтажа, низкой цены, помехозащищенности, безопасности. Чтобы использовать преимущества детонаторов с электронным замедлением и разводки ударно-волновой трубкой, необходимо создать детонатор с электронным замедлением, но срабатывающим от ударно-волновой трубки. Для этого необходимо разработать источник, преобразующий энергию плазменной струи из ударно-волновой трубки в электрический импульс для запитывания электроники детонатора и его инициирования. Таким источником может служить термобатарея.

В рамках разработки импульсного источника были проведены эксперименты по определению скорости выхода плазменной струи из ударно-волновой трубки. С помощью планарных терморезисторов определена величина теплового потока струи при различных условиях их экспозиции. Показано, что один элемент термобатареи, представляющий собой микротермопару, выдает электрический импульс длительностью 100 мкс, амплитудой 1218 мв. Характерное время выравнивания температуры порядка 100 микросекунд, а батарея таких термопар может генерировать за это время электрическую энергию порядка 0.01 Дж. При планарном размещении микротермопар габариты термобатареи позволяют разместить ее в стандартном корпусе детонатора и ее энергии достаточно для запитывания электронной линии Фролов Ф. С., Фролов С. М. задержки и последующего подрыва детонатора. Детонатор, запитываемый таким импульсным источником, будет обладать высокой точностью задержки, безопасностью в применении, так как не будет реагировать на источники энергии с большими характерными временами нарастания мощности.

Итак, установлено, что создание термопарного импульсного источника, использующего энергию плазменной струи из ударно-волновой трубки для запитывания электронной линии задержки и последующего подрыва детонатора нового типа возможно, а сам импульсный источник не имеет мировых аналогов.

Работы выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ № НШ-5770.2010.БЫСТРЫЙ ПЕРЕХОД ГОРЕНИЯ В ДЕТОНАЦИЮ В МЕТАНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЯХ С. М. Фролов, В. С. Аксенов, В. С. Иванов, А. Е. Маилков, С. Н. Медведев, В. А. Сметанюк, А. А. Скрипник Институт химической физики РАН, Москва Представлены результаты расчетных и экспериментальных исследований быстрого перехода горения в детонацию (ПГД) в метано-воздушной смеси в трубе с одним открытым концом, моделирующей импульсно-детонационную горелку на природном газе. Оптимальную компоновку трубы, состоящей из зажигающего устройства (форкамеры), ускорителя пламени (препятствий) и устройства (сопла), переводящего ударную волну в детонацию, рассчитывали, решая осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье Стокса методом контрольных объемов с явным выделением фронта турбулентного пламени с использованием метода частиц для моделирования объемных предпламенных реакций. Для доводки устройств провели систематические экспериментальные исследования зажигательной способности форкамер, ускорения пламени регулярными препятствиями разной формы, с разным шагом установки и т. д., а также эффективности сопел, фокусирующих ударные волны. Экспериментально получен быстрый ПГД в смесях метана с воздухом при форкамерном зажигании в трубе диаметром 94 мм длиной 3 м. Полученные результаты могут быть использованы для проведения работ, направленных на создание импульсно-детонационных горелочных устройств на природном газе.

Работа выполнена в рамках Государственных контрактов № П502 “Разработка методов численного моделирования нестационарного горения и детонации газов и капельных смесей в каналах сложной геометрии и полуограниченных объемах для применения в импульснодетонационных энергетических установках” и № 02.516.12.6026 “Разработка процесса импульсного детонационного горения природного газа для повышения эффективности работы энергетических установок”.

МИКРОВЗРЫВ КАПЕЛЬ СУСПЕНЗИОННЫХ ГОРЮЧИХ Ф. С. Фролов, С. М. Фролов Институт химической физики РАН, Москва Один из перспективных способов повышения эффективности рабочего процесса в двигателях внутреннего сгорания, включая поршневые двигатели, а также жидкостные ракетные и прямоточные воздушно-реактивные двигатели, использование суспензионных горючих с добавками ультрадисперсных частиц механоактивированных нанокомпозитных порошков Христенко Ю. Ф., Трушков В. Г. энергоемких материалов, содержащих металлическое горючее (например, Mg или Al) и твердый окислитель (например, MoO3 или фторопласт). Реакционная способность таких порошков характеризуется исключительно высокой температурной чувствительностью, обусловленной термическим взаимодействием между активированными компонентами. Цель данной работы на основе теоретического анализа прогрева капель углеводородного топлива при их испарении, самовоспламенении и горении выяснить, достигаются ли внутри капли условия для ее “микровзрыва”.

Для определенности рассматривали капли н-тетрадекана (индивидуальный углеводород, часто используемый для моделирования дизельного топлива) и н-гептана с малыми добавками ультрадисперсных частиц механоактивированного нанокомпозита Mg–MoO3. В качестве условия “микровзрыва” приняли прогрев жидкости в капле до пороговой температуры 567 К, обнаруженной экспериментально. Прогрев капли рассчитывали, используя вычислительную программу, позволяющую проследить за эволюцией пространственных распределений скорости, плотности, температуры и концентраций компонентов в капле и в газе на основе решения системы сопряженных нестационарных дифференциальных уравнений неразрывности, многокомпонентной диффузии и теплопроводности, записанных в сферической системе координат, при переменных теплофизических свойствах веществ и постоянном давлении. Влиянием частиц нанокомпозита на прогрев и испарение капли пренебрегали.

Показано, что в условиях такта сжатия дизеля характерное время “микровзрыва” капли суспензионного горючего, вызванного термическим взаимодействием между активированными компонентами внутри капли, сопоставимо с задержкой самовоспламенения н-тетрадекана.

Следовательно, в этих условиях возможны “микровзрывы” капель, приводящие к гомогенизации заряда топливно-воздушной смеси и повышению эффективности сжигания топлива.

В отличие от капель н-тетрадекана, для капель н-гептана с добавками ультрадисперсных частиц механоактивированного нанокомпозита Mg–MoO3 условие “микровзрыва” не выполняется. Наблюдаемое в опытах снижение задержки самовоспламенения при температурах выше порогового значения, можно объяснить, например, реакцией наноразмерного магния с кислородом воздуха.

Работа выполнена по Государственному контракту № 019-600.2009 “Разработка технологий изготовления пульсирующих реактивных детонационных микродвигателей на жидких топливах с добавками наночастиц высокоэнергетических компонент для универсальной системы стабилизации космических аппаратов” в рамках Научно-технической программы Союзного государства “Разработка нанотехнологий создания материалов, устройств и систем космической техники и их адаптация к другим отраслям техники и массовому производству"на 2009–2012 годы (“Нанотехнология-СГ”).

НОВЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КУМУЛЯТИВНЫХ СТРУЙ Ю. Ф. Христенко, В. Г. Трушков НИИ прикладной математики и механики Томского государственного университета Работа относится к экспериментальной технике высокоскоростного метания для получения космических скоростей ударников в лабораторных условиях. Такие экспериментальные исследования необходимы при отработке противометеоритной защиты космических аппаратов, а также защиты от космического мусора.

Известны различные способы получения кумулятивных струй: газокумулятивные струи при детонации цилиндрического заряда ВВ с центральным каналом; кумулятивная струя из пластика при ударе поддона (обоймы) по трубке из нейлона, поликарбоната и т.п.; наиболее близким к ним по технической сущности является способ получения кумулятивных струй Шапеев В. П., Исаев В. И., Черепанов А. Н. при обжатии продуктами детонации конической полости с металлической облицовкой. Недостатки этого способа заключаются в следующем: особые требования к экспериментальному помещению и к обслуживающему персоналу, а также требования по безопасности, звукоизоляции, защите оборудования от продуктов детонации.

Целью данной работы является разработка рекомендаций по повышению безопасности проведения экспериментов, позволяющих обойтись без защитных устройств для оборудования. Решение поставленной задачи достигается тем, что полость выполняют в переднем торце пластического поршня, который разгоняют в канале ствола, снабжённого коническим насадком. При таком способе может быть получена “чистая” струя без сопутствующих продуктов детонации, что существенно упрощает проведение экспериментов, а также снижает требования к экспериментальному помещению. Если использовать для ускорения поршня сжатый лёгкий газ, а выстрел производить в вакуумированную камеру, то можно обеспечить практически бесшумное проведение эксперимента.

Pages:     | 1 |   ...   | 43 | 44 || 46 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.