Волны - детонация
Cтраница 1
Волны детонации распространяются по веществу со сверхзвуковой скоростью, в то время как скорость среды за фронтом волны относительно фронта дозвуковая. Таким образом, течение позади фронта детонации влияет на амплитуду волны и ее скорость. Это влияние распространяется до тех пор, пока не установится режим, при котором скорость фронта принимает минимальное из возможных значений, удовлетворяющих условиям стационарности фронта. Если рассматривать зону, где протекает химическая реакция, как область конечной ширины, то указанная характеристика представляет собой огибающую характеристик одного семейства. [1]
В зависимости от условий проведения опытов с поглощением лазерного излучения экспериментально наблюдались и волны детонации, имеющие скорости порядка 100 км / с и более, и волны слабой дефлаграции со скоростями порядка до нескольких м / с. Режимы дефлаграции возникают при умеренных мощностях лазеров, когда температура плазмы имеет порядок 20000 К. Детонация со сжатием газа в ударной волне наблюдается при очень большой мощности, когда температура плазмы имеет порядок сотен тысяч и миллиона градусов. [2]
Выясним, являются ли эволюционными изученные ранее разрывы - контактные разрывы, ударные волны, волны детонации и волны дефлаграции. [3]
В данном разделе устанавли ваются уравнения, при помощи которых можно описывать структуру как волны дефлаграции, так и волны детонации. [4]
Рассмотрение произвольного разрыва в горючих газах вносит в приведенную классификацию некоторые особенности, потому что по газу в дополнение к рассмотренным волнам могут также распространяться волны детонации и волны медленного горения. Отличительной особенностью этих волн является наличие фиксированной скорости распространения - нормальной скорости детонации и нормальной скорости распространения пламени. Для того, чтобы задача осталась автомодельной, скорость распространения пламени должна быть постоянной, а горение должно начинаться в момент разрыва перегородки. С другой стороны, начало горения или детонации с постоянной скоростью в определенный момент времени г0 и при отсутствии перегородки создает автомодельное движение. [5]
Еще в конце прошлого века в работах Вертело, Вьейя, Малля-ра, Ле-Шателье и других) было установлено, что волны горения представляют собой скачки разрежения, а волны детонации - скачки уплотнения в горючей среде с последующей очень тонкой зоной, в которой быстро происходит химическая реакция, сопровождающаяся выделением тепла. Установление основных механических эффектов, связанных с явлениями установившегося распространения детонации, можно найти уже в работах В. А. Ми-хельсона ( 1889 г.), Чепмена ( 1899 г.), Жуге ( 1905 г.), Крюссара ( 1907 г.) и других. [6]
В соответствии с тем, что нормальная к лучам составляющая скорости газа в этом течении меньше скорости звука, характеристики, исходящие от поверхности конуса или от звуковой линии ( если такая существует), достигают волны детонации и при изменении угла конуса меняется и угол раскрытия конической волны детонации. [7]
Отсюда следует, что ю с 0 j О, однако величины coi0 очень малы по сравнению с их значениями в зоне реакции, так что уравнение ( 13) выполняется приближенно с некоторой точностью. Уравнение ( 13) будет справедливо для любой исходной смеси, в которой волны детонации и горения могут распространяться достаточно длительное время. Следовательно, уравнение ( 13) фактически не накладывает на начальные условия существенных ограничений и в дальнейшем оно будет исключено из системы определяющих уравнений. Если бы задача была сформулирована как задача о распространении волн в горючей смеси с заданными свойствами, то уравнение ( 13) даже не потребовалось бы. Применение уравнений Ренкина - Гюгонио. Уравнения ( 1), ( 6) - ( 9), ( 12) и ( 15) представляют собой независимые соотношения, связывающие характеристики течения перед и за волной. Если все характеристики течения перед волной ( включая v0) известны, то при помощи этих N - - 5 уравнений могут быть определены характеристики течения за волной УСО, рт, РЖ, TOO, и Yioa. В то время как состав и термодинамические характеристики исходной смеси в эксперименте могут регулироваться, скорость распространения волны L O не может быть задана непосредственно. Ее величина зависит от значений других характеристик смеси. В стандартном эксперименте смесь заданного состава поджигается в трубе и измеряется скорость распространения волны горения вдоль трубы. Отсюда следует, что при расчетах целесообразно так записать определяющие уравнения, чтобы величина v0 не содержалась в возможно большем числе уравнений. [8]
Это неравенство совпадает с приведенным в [4] условием для сферических ( у - 3) волн детонации ЧЖ. При невыполнении условия (3.3) интегральные кривые автомодельных уравнений развернуты в противоположную сторону от точки х 0 и все волны детонации оказываются пересжатыми, т.е. распространяются со скоростью, меньшей скорости звука в газе за детонационной волной. [9]
Этот режим аналогичен обтеканию конуса инертным газом с присоединенным скачком. В соответствии с тем, что нормальная к лучам составляющая скорости газа в этом течении меньше скорости звука, характеристики, исходящие от поверхности конуса или от звуковой линии ( если такая имеется, т.е. при торможении газа за скачком скорость газа уменьшается до дозвуковой), достигают волны детонации, и при изменении угла конуса меняется и угол раскрытия конической волны детонации. [10]
Результаты теоретического анализа неодномерных стационарных течений газа с волнами детонации и горения пока также весьма ограничены даже в простейшем случае представления их в виде поверхностей нулевой толщины с заданным тепловыделением. В работе [5] получено уравнение поляры для экзотермического скачка, обобщающее на этот случай уравнение ударной поляры для скачков уплотнения. В упомянутой работе уравнение поляры проанализировано лишь для случая сверхзвуковой скорости перед скачком, т.е. рассмотрены только волны детонации. [11]
 |
К выводу уравнений Римана для ударной волны. [12] |
При внезапных, резких адиабатных сжатиях газа возникают ударные волны. Ударная волна представляет собой поверхность разрыва непрерывности физических свойств среды. Ударные волны возникают: при разрыве бомб, когда уплотнение окружающего воздуха вызывается выделением газообразных продуктов взрывной реакции; при взрывном горении ( волны детонации), когда продукты горения вызывают уплотнение горючей смеси; при всех быстрых и сильных сжатиях газа. [13]
Страницы: 1