Рис. 5. Эволюция периметра фронта
водородно-кислородного пламени в ка-
налах шириной 5 мм разной длины:
1
— полуоткрытый канал;
2, 3, 4
— соот-
ветственно
L
= 0
,
4 0
,
3
и
0
,
1
м; звездочкой
отмечен момент перехода ускоренного пла-
мени в детонационный режим
В каналах длиной
L <
0
,
1
м
горение водородно-кислородной
смеси происходит аналогично
горению водородно-воздушной
смеси. Для более длинных ка-
налов ход процессов различен.
Если в водородно-воздушной
смеси во всех рассмотренных
в настоящей работе каналах с
L
1
м и
5
H
25
мм
при свободном распростране-
нии пламени переход горения
в детонацию в вычислительных
экспериментах не наблюдался,
то для водородно-кислородной
смеси в каналах с
L >
0
,
1
м реа-
лизуется резкая смена режимов
горения, которую можно рассма-
триватькак переход к детона-
ции. Это отмечено на рис. 5, где показано изменение периметра фрон-
та пламени (пропорционального интегральной скорости фронта [9])
во времени для каналов различной длины, заполненных водородно-
кислородной смесью. Видно, что при длине канала
L
= 0
,
4
м пере-
ход к детонации происходит на расстоянии от переднего торца 2,5 см
практически в тот же момент времени, что и в соответствующем по-
луоткрытом канале. Ведущим фактором в этом случае является нара-
стающее ускорение фронта пламени, особенно большое на пиках ко-
ротковолновых импульсов скорости, характерных для колебательного
режима распространения пламени в закрытых каналах. Детонация воз-
никает за волной сжатия перед фронтом горения. В канале с
L
= 0
,
3
м
изменение скорости пламени существенно не монотонное, что отра-
жает сложную эволюцию фронта пламени на стадии торможения (см.
рис. 3). Переход в детонацию в этом случае происходит в отражен-
ных от торца и фронта пламени волнах ближе к переднему торцу, чем
в предыдущем варианте. В рассмотренных вариантах из-за большой
пространственной неоднородности поля скоростей, а следовательно,
энергии и температуры горючего перед фронтом пламени условия для
возникновения детонации распределены в пространстве нерегулярно,
и можно говоритьо детонации в “горячих точках”. Взрывной переход
к детонационному режиму вблизи торца приводит к большим дина-
мическим нагрузкам на стенки канала. В частности, максимальное
давление достигает 258 атм в канале с
L
= 0
,
3
м и 200 атм в канале с
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2010. № 1
35
