Читать реферат по физике: "Переход горения в детонацию в движущейся водородо-воздушной смеси" Страница 2

(Назад) (Cкачать работу)

Известно [3,4], что повышение энергии инициирования приводит к уменьшению времени инициирования детонации (преддетонационный период) и сокращению расстояния (преддетонационное расстояние) от места выделения энергии до места возникновения детонации. Однако, такие энергии достигают значений 103 Дж (~1000 Дж для стехиометрической водородо-воздушной смеси), что не выгодно с экономической точки зрения. Данная работа отвечает на вопрос о том, как можно с помощью размещения диафрагмы уменьшить преддетонационное расстояние, сохранив при этом энергию и время инициирования прежними.

Детонация.

Явление детонации было открыто в 1881 году французскими физиками Малляром и Ле Шателье [17]и независимо от них Бертело и Вьей [18]. В опытах над распространением пламени было обнаружено, что при обычных условиях пламя в трубе, заполненной гомогенной смесью, распространяется с небольшой скоростью, порядка нескольких метров в секунду. Но при некоторых обстоятельствах медленный процесс горения внезапно переходит в очень быстрый процесс, распространяющийся со скоростью 2000–3000 м/с. Этот быстрый процесс был назван «фальшивым горением» или детонацией (от франц. «detoner»).

Модели детонационной волны.

Факт наличия двух скоростей распространения горения требовал теоретического объяснения, которое было дано русским физиком В. А. Михельсоном в 1889 году. В 1893 г. Михельсоном [5], а затем в 1899 г. Чепменом и в 1905 году Жуге была создана газодинамическая теория детонации, основанная на теории ударных волн. Отличие волны детонации от ударной волны состоит в том, что химическая реакция оказывает влияние на энергетический баланс при переходе через волну. В газодинамической теории предполагалось, что фронт реакции является поверхностью разрыва, бегущей по детонационноспособному газу и сразу превращающей его в продукты сгорания.

В системе координат, в которой этот фронт покоится (рис.2б), законы сохранения массы, количества движения и энергии для плоского фронта в трубе постоянного сечения дают [6]:

,(1)

,(2)

(для идеального газа;(3)

для реального – ,(4)

где E1 и E1 включают в себя теплоты образования веществ.)

Для полноты системы необходимо еще одно уравнение

,(5)

которое получается из условия касания прямой Михельсона адиабаты Гюгонио (рис.3).Рис.2. Схема волны детонации. а) детонационная волна (ДВ) в лабораторной системе координат; б) ДВ в системе отсчета, в которой эта волна покоится. I – фронт ударной волны, разогревающей газ, II – фронт пламени. D – скорость детонационной волны в лабораторной системе координат, p, ρ – давление и плотность газа перед и за фронтом детонационной волны, u – скорость газа.Рис.3. Адиабата Гюгонио (Г(1)=Q0). Г(1)=0 – ударная адиабата для несгоревшего газа, не

Похожие работы