Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Что такое детонация?

"За науку в Сибири", 1970, 27 мая, №23

М. Топчиян,
кандидат физико - математических наук, доцент

Открытое в 1926 г. англичанином Кемпбеллом явление спиновой детонации долгое время не находило правильного объяснения. Сущность явления состояла в том, что при возбуждении детонационной волны на предельных режимах (когда условия распространения находятся на границе срыва) вместо "нормальной" плоской детонационной волны возникает яркосветящаяся "голова", вращающаяся по спирали. Считалось, что возникновение светящихся неоднородностей присуще только малоактивным газовым системам и не является общим свойством детонационных волн.

В Институте гидродинамики широкие исследования детонационных процессов в газах ведутся уже давно.

В 1957 г. ныне член-корреспондент АН СССР Б. В. Войцеховский, применив метод полной компенсации движения объекта, впервые получил четкие, неискаженные фотографии светящихся неоднородностей спиновой детонации. На основе этих экспериментальных исследований Б. В. Войцеховским была предложена принципиально новая теория явления спиновой детонации, состоящая в следующем.

При распространении детонации в газах вследствие задержек воспламенения между ударной волной и зоной химической реакции возникает слой нагретого газа непрореагировавшего газа. Этот слой сжигается волнами, движущимися позади фронта в поперечном направлении. При спиновой детонации возникает одна-единственная поперечная волна, она и ответственна за распространение детонационной волны в целом.

Последующие исследования показали, что и в условиях, далеких от предельных, распространение детонационных волн идет благодаря наличию поперечных возмущений, при этом было установлено, что это явление носит всеобщий характер и присуще всем без исключения газовым системам.

Идея существования поперечных волн оказалась необычайно плодотворной и стимулировала широкое развитие исследований как в Советском Союзе, так и за рубежом. В Институте гидродинамики В. В. Митрофановым и М. Е. Топчияном были проведены подробные исследования, позволившие дать количественную теорию наблюдаемых явлений.

Несколько позднее в филиале Института химической физики АН СССР в лаборатории А. Н. Дремина поперечные волны были обнаружены и в конденсированных взрывчатых веществах. Таким образом, из описывающей частный случай теория поперечных волн стала общей.

За исследования газовой детонации сотрудники Института гидродинамики СО АН СССР член - корреспондент АН СССР Б. В. Войцеховский и член-корреспондент АН СССР Р. И. Солоухин были в 1964 году удостоены Ленинской премии.

Практические приложения детонационных явлений, в частности, связывают с возможностью применения детонации для скоростного сжигания топлив. В этом смысле перспективность метода определяется скоростью сжигания примерно в 5-10 раз большей, чем при обычном горении, а также наличием ударных волн, интенсифицирующих сжигание.

В связи с этим возникла задача создания "стационарных", т. е. существующих длительное время, детонационных волн. Такой процесс был впервые осуществлен Б. В. Войцеховским. Для этого поперечная волна была "заперта" в своеобразную кольцевую ловушку. При движении сжигающей волны по окружности за время одного ее оборота взрывчатая смесь обменивается в радиальном направлении. Такая вращающаяся детонационная волна может существовать до тех пор, пока не прекратится подача смеси.

Иногда при работе жидкостного реактивного двигателя в его камере сгорания возникают высокочастотные колебания, приводящие к быстрому разрушению камеры. Сопоставление этого явления со спиновой детонацией выявило полную аналогию этих явлений. Как и при спиновой детонации, в таких камерах возникает поперечная волна, которая и является причиной разрушений. Тем не менее, при соответствующем проектировании камеры поперечная, волна превратится из врага в союзника, ускоряющего процесс сжигания топлива.

Другим возможным интересным приложением является использование детонационной волны в камерах сгорания воздушно - реактивных двигателей. В этом случае детонационная волна даст возможность сжигать топливо в сверхзвуковом режиме, чего невозможно достичь при обычном горении.

В газовой детонации образуются специфические условия для протекания химических реакций. Эти условия характеризуются очень быстрым разогревом газа и, при определенных условиях, быстрым адиабатическим охлаждением продуктов реакции. Поэтому одним из возможных практических приложений газовой детонации является использование ее при разработке новых технологических процессов и получении новых веществ в химической промышленности.


      


Сен 13, 2019 Cеминар Отдела механики деформируемого твердого тела, 16.09.2019, 15-30
В понедельник 16 сентября 2019, начало 1530,  в конф. зале  ИГиЛ СО РАН  состоится...

Сен 13, 2019 Семинар "Механика макро- и нано-структур" 16.09.2019 в 14-30
В понедельник 16 сентября 2019 г. в 14-30 в конференц зале ИГиЛ СО РАН состоится научный семинар исполнителей...

Сен 10, 2019 Новый конкурс РНФ. Совместно с DFG.

РНФ объявил об открытом публичном конкурсе на получение грантов Фонда по приоритетному направлению...

Сен 10, 2019 Новый конкурс РНФ. Совместно с ANR.

РНФ объявил об открытом публичном конкурсе на получение грантов Фонда по приоритетному направлению...

Июн 28, 2019 Конференция по моделированию ГРП

Институт гидродинамики совместно с Новосибирским госуниверситетом проводит с 1 по 5 июля Международную...

Июн 5, 2019 Научная конференция, посвященная 100-летию К.И.Бабенко
Конференция «Аналитические и численные методы решения задач гидродинамики, математической физики...

Рассылки
Яндекс.Метрика