1. III.22.3.1..Нестационарные процессы и структурно-фазовые изменения в многокомпонентных и многофазных средах при высокоскоростных динамических воздействиях
(Рук.: Кедринский В.К.)
Номер проекта в ИСГЗ ФАНО: 0308-2016-0007
Регистрационный номер: АААА-А17-117021650059-1
| Аннотация: Объект исследований:
физико-химические превращения, анализ фазового состояния многокомпонентных имногофазных сред при взрывном характере нагружения (кумуляция, декомпрессия, кавитация), математические модели, механизмы фрагментации, метод решеточных уравнений Больцмана, ударные и детонационные волны в пузырьковых средах, электрический пробой, импульсный пневмотранспорт, транспортировка имитаторов нерастворимых фрагментов ОТВС.
Цель работы: экспериментальные исследования и модельные постановки по динамике структуры и особенностям состояний многофазных течений при динамическом нагружении.
Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта:
Экспериментально исследована возможность применения диборида гафния и его соединений в качестве компонентов порошковых смесей в целях кумулятивного синтеза функциональных покрытий. Приведены результаты исследования фазового, элементного состава и микротвердости поверхности стальных и титановых образцов, обработанных кумулятивным потоком частиц. Разработана модель, позволяющая проводить расчет ударной адиабаты сплошных и пористых смесей оксидов и силикатов, когда один или несколько компонентов смеси испытывают полиморфный фазовый переход.
Построена гибридная физико-математическая модель на основе метода решеточных уравнений Больцмана, описывающая фазовые переходы жидкость–пар с учетом теплопереноса, работы сил давления и скрытой теплоты фазового перехода. При этом для расчета переноса энергии вместе с веществом используется дополнительный компонент LBM (метод пассивного скаляра). Предложена простая модель для расчета динамики границ “плазменных” каналов и состояния вещества внутри них при электрическом разряде в жидком диэлектрике. Удалось смоделировать нагрев вещества в канале до температуры , что соответствует примерно 15000 К.
Предложен метод формирования квази-пустого разрыва на границе мембраны в слое дистиллированной воды при ее УВ-нагружении. Анализ динамики состояния квази-пустого разрыва показал, что он сохраняет свою форму в течение всего цикла существования. На поверхности разрыва обнаружена кавитирующая оболочка, которая играет принципиальную роль для широкого диапазона масштаба нагружений от 0.03 до 1.25 кДж. Схлопывание разрыва приводит к излучению вторичной УВ, кавитирующая оболочка разрыва превращается в кавитирующий кластер, который под действием УВ трансформируется в форму кольцевого вихря.
В течении последних лет ведутся экспериментальные исследования по измерениям импульсов силы при сжигании стехиометрической пропан-кислородной смеси на тяговой стенке в цилиндрических камерах и на открытой стенке в виде плоского диска. Показано, что для одинаковых газовых зарядов средняя удельная тяга (отношение импульсов силы к длительности одного цикла сжигания) при импульсном сжигании газа на открытой тяговой стенке выше, чем для вариантов сжигания газовых зарядов в цилиндрических стволах.
Изучен процесс встречного столкновения ударной и детонационной волн в пузырьковых средах. Определены критические условия инициирования детонации ударными волнами, получены данные о структуре и параметрах ударных и детонационных волн в пузырьковых средах. В процессе взаимодействия детонационная волна переходит в среду, сжатую ударной волной, при этом она будет усиливаться, если способна воспламенять пузырьки за фронтом ударной волны, в противном случае волна детонации будет затухать. При этом изменения свойств среды будут сказываться на параметрах (скорости распространения и давлении) ударной волны.
В экспериментах по пневмотранспорту нестандартного оборудования использовали стальные имитаторы оболочек ОТВС диаметром 9 мм, толщиной стенки 0,6 мм, длиной до 40 мм., или 1…1,2 м3, что составляло 25% рабочего объема и 10% от полного объема аппарата. В процессе исследования масса загружаемых оболочек в диапазоне от 1500 до 1700 кг с их насыпной плотностью 1,4 г/см3 определена основная схема, по которой для полного удаления загружаемой массы необходимо от 10 до 16 газовых импульсов, в сравнении аппаратом РПСК «Кумир» при загрузке 1000 кг требуется 24 газовых импульса. Полученный аппарат позволяет увеличить производительность аппарата на 3-5% , а всего производства на 15-20%.
|
