Переход горения в детонацию в движущейся водородо-воздушной смеси

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Факультет проблем Физики и энергетики

Кафедра Физика высоких плотностей энергии

Переход горения в детонацию в движущейся

водородо-воздушной смеси

Выпускная квалификационная

работа на степень бакалавра

студента 682 группы

Петренко Максима Игоревича

Специальность 010900 «прикладные физика и математика»

Научный руководитель: к.ф.-м.н.

Головастов Сергей Викторович

Москва, 2010г.

Оглавление

№ стр.

1. Введение _______________________________________________________ 3

1.1 Детонация________________________________________________ 5

1.2 Модели детонационной волны______________________________ 5

1.3 Ячеистая структура_________________________________________ 8

1.4 Инициирование детонации _________________________________ 9

Сильное или прямое инициирование­____________________________ 9

Слабое инициирование, ускорение пламени______________________ 10

1.5 Исследование формирование детонации в потоках______________ 13

1.6 Влияние диафрагмы и препятствий на формирование детонации__ 14

2. Цели___________________________________________________________ 14

3. Экспериментальная установка _____________________________________ 15

4. Определение расхода реагентов____________________________________ 18

5. Глава I. Переход горения в детонацию в движущейся водородо-воздушной

смеси без диафрагмы__________________________________________ 20

Результаты __________________________________________________ 22

6. Глава II. Переход горения в детонацию в движущейся водородо-воздушной

смеси с диафрагмой __________________________________________ 25

Результаты __________________________________________________ 26

7. Сравнение результатов____________________________________________ 29

8 . Выводы__________________________________________________________ 31

9. Литература ______________________________________________________ 31

1. Введение.

С развитием теории газовой детонации практический интерес к ней вырос. Поскольку давление и температура продуктов сгорания при детонационном сжигании выше в несколько раз (например, в два раза при сжигании стехиометрической водородо-воздушной смеси), чем при медленном сжигании, возник вопрос о проектировании различного рода устройств, в том числе и двигателей, с высокой удельной мощностью, достигаемой при детонационном режиме сжигания топлива. Одним из современных перспективных направлений развития детонации является использование ее в пульсирующих детонационных устройствах (рис.1), в частности, в пульсирующих детонационных двигателях (ПДД). Вопросы безопасности и непрерывность работы устройства требует непрерывной (импульсно-периодической) подачи топлива в камеру сгорания, что неизбежно приводит к инициированию детонации в потоке компонентов топлива. Несмотря на то, что числа Рейнольдса потока детонационноспособного газа в камере сгорания могут достигать 10⁵ , практически все исследовательские работы по инициированию и формированию детонации были проведены в неподвижных смесях.

Рис.1 . Цикл в пульсирующем детонационном устройстве.

При создании высокоэффективного детонационного устройства целесообразно применять схему инициирования детонации, основанную на поджиге горючей смеси электрическим разрядом с последующим переходом горения в детонацию. При этом необходимо учитывать все факторы, влияющие на горение и формирование детонации (границы камеры сгорания, преграды, диафрагмы, шероховатости, спирали и т.п.) Скорость потока в данном случае может привести к совершенно иной картине формирования детонации и другим законам инициирования детонации, что мало исследовано [1,2]. Данная работа посвящена исследованию влияния диафрагмы при слабом инициировании детонации, на ее формирование.

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

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать