Математическая модель зажигания частицы гелеобразного топлива в высокотемпературной воздушной среде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

По результатам ранее выполненных экспериментальных исследований в рамках математического аппарата механики сплошной среды и теории химической кинетики разработана математическая модель зажигания горючей частицы типичного гелеобразного топлива на основе органического полимерного загустителя в разогретом воздухе. Она описывает процесс, соответствующий предельному режиму, при котором характерные времена прогрева топлива и формирующейся парогазовой смеси много больше характерных времен химического реагирования горючего и окислителя в газовой среде. Удовлетворительные результаты верификации математической модели и алгоритма численного решения позволили сделать вывод о возможности применения разработанного подхода для достаточно достоверного прогнозирования характеристик зажигания рассматриваемого класса гелеобразных топлив. Для одиночных частиц гелеобразного топлива размерами 0.25–2.00 мм, нагреваемых в воздушной среде при температурах 750–1473 К, времена задержки воспламенения составляют от 0.3 до 10.0 с.

Об авторах

Д. О. Глушков

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kkp1@tpu.ru
Россия, Томск

К. К. Паушкина

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: kkp1@tpu.ru
Россия, Томск

А. О. Плешко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kkp1@tpu.ru
Россия, Томск

Список литературы

  1. Mishra D.P., Patyal A., Padhwal M. // Fuel. 2011. V. 90. № 5. P. 1805.
  2. Solomon Y., Natan B., Cohen Y. // Combust. and Flame. 2009. V. 156. № 1. P. 261.
  3. Vershinina K.Y., Glushkov D.O., Nigay A.G. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. № 16. P. 6830.
  4. Rapp D.C., Zurawski R.L. // Pros. 24th Joint Propulsion Conf. Boston, Massachusetts, USA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1988. P. 1.
  5. Hodge K.F., Crofoot T.A., Nelson S. // Pros. 35th Joint Propulsion Conf. Reston, Virigina, USA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1999. P. 1.
  6. Varma M., Pein R. // Intern. J. Energ. Mater. Chem. Propuls. 2009. V. 8. № 6. P. 501.
  7. Caldas Pinto P., Hopfe N., Ramsel J. et al. // Pros. 7th Europ. conf. for aeronautics and space sciences (EUCASS). Milan, Italy: EUCASS association, 2017. P. 1.
  8. Hassid S., Natan B. // J. Propuls. Power. 2013. V. 29. № 6. P. 1337.
  9. Nave O., Bykov V., Gol’Dshtein V. et al. // Fuel. 2011. V. 90. № 11. P. 3410.
  10. He B., Nie W., Feng S. et al. // Propellants, Explos. Pyrotech. 2013. V. 38. № 5. P. 665.
  11. Guan H.-S., Li G.-X., Zhang N.-Y. // Acta Astronaut. 2018. V. 144. P. 119.
  12. Jyoti B.V.S., Naseem M.S., Baek S.W. et al. // Combust. and Flame. 2017. V. 183. P. 102.
  13. von Kampen J., Alberio F., Ciezki H.K. // Aerosp. Sci. Technol. 2007. V. 11. № 1. P. 77.
  14. Лемперт Д.Б., Казаков А.И., Дорофеенко Е.М. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 7. С. 17.
  15. Glushkov D.O., Kuznetsov G. V., Nigay A.G. et al. // J. Energy Inst. 2019. V. 92. № 6. P. 1944.
  16. Glushkov D.O., Nigay A.G., Yanovsky V.A. et al. // Energy and Fuels. 2019. V. 33. № 11. P. 11812.
  17. Glushkov D.O., Pleshko A.O., Yashutina O.S. // Intern. J. Heat Mass Transf. 2020. V. 156. P. 119895.
  18. Glushkov D.O., Kuznetsov G.V., Nigay A.G. et al. // Powder Technol. 2020. V. 360. P. 65.
  19. Глушков Д.О., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 4. С. 38.
  20. Glushkov D.O., Paushkina K.K., Pleshko A.O. et al. // Fuel. 2022. V. 313. P. 123024.
  21. Reid R.C., Sherwood T.K., Street R.E. // Phys. Today. 1959. V. 12. № 4. P. 38.
  22. Юренев В.Н., Лебедев П.Д. Теплотехнический справочник. Т. 1. М.: Энергия, 1975.
  23. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: ООО “Старс”, 2006.
  24. Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1976.
  25. Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965.
  26. Глушков Д.О., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. и др. Гелеобразные топлива: приготовление, реология, распыление, горение. Новосибирск: СО РАН, 2020.
  27. Вершинина К.Ю., Глушков Д.О., Кузнецов Г.В. и др. // Химия твердого топлива. 2016. № 2. С. 21.
  28. Лебедева Е.А., Астафьева С.А., Истомина Т.С. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 24.
  29. Гудкова И.Ю., Зюзин И.Н., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2022. T. 41. № 1. С. 34.
  30. Зюзин И.Н., Гудкова И.Ю., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 52.

Дополнительные файлы


© Д.О. Глушков, К.К. Паушкина, А.О. Плешко, 2023