Аномальное распространение пламени в горючих газовзвесях

considering thermal radiation transmission. In the first case, the particles transfer

heat energy to the neighboring combustible gas while absorbing the radiation. In case

of uniform distributions of particles in a mixture, the radiation absorbed near the

flame propagation front increases the flame speed by raising the temperature at the

front, yet not changing the combustion regime. However, non-uniform distributions

of particles create the condition when the radiation absorption can result in either

remote gas ignition or detonation in the area of high particle concentration. In case

of denotation, its location entirely depends on spatial distributions of microparticles

and can occur far away from the original flame front. Only the heat time and

positional mixture ignition determine the speed of flame propagation in the mixture

from the current position to the nearest area of high particle concentration (the area

of intensive radiation absorption). The speed can be arbitrarily high.

Keywords

combustion, detonation, gas suspension, thermal radiation, direct

numerical simulation.

Введение.

Газообразные химически активные смеси, включающие

в себя микрочастицы (горючие газовзвеси), с одной стороны, слу-

жат рабочим телом во многих химических технологиях, с другой —

образуются во всех выбросах, возникающих при крупных техноген-

ных авариях. Очевидно, что исследование горения таких сред явля-

ется актуальным при решении задач прогнозирования возможных по-

следствий тяжелых аварий и предупреждения взрывов на химических

промышленных предприятиях и в угольных шахтах. В общем случае

развитие процесса горения газообразных горючих смесей определя-

ется энерговыделением за счет экзотермических химических реакций

во фронте распространяющегося пламени и взаимодействием фронта

пламени с течениями, формирующимися в результате энерговложе-

ния в среде. Физика процесса усложняется, когда горение происходит

в горючей газовой смеси, содержащей микрочастицы. Если частицы

являются химически активными, то за счет энерговыделения при го-

рении газового компонента происходит возгорание самих частиц и

резко увеличивается удельная энергия горючей смеси, что может при-

вести к тепловому взрыву или к прямому инициированию детонации.

В настоящей работе рассмотрена газовзвесь только с химически ней-

тральными микрочастицами. Таким образом, газовзвесь не получает

дополнительной энергии. Передача части импульса и энергии газового

потока частицам приводит к уменьшению его скорости и снижению

температуры продуктов горения, что, в свою очередь, влияет на ско-

рость распространения пламени и структуру течений. Следовательно,

динамическое взаимодействие химически нейтральных частиц сни-

жает интенсивность развития всех стадий горения от воспламенения

до перехода в детонацию, вплоть до полного гашения пламени. В то

же время тепловое излучение из области нагретых продуктов горе-

ния, свободно проходящее через газовый компонент (длина пробега

излучения в горючих газах составляет сотни метров), при наличии

микрочастиц в смеси поглощается и рассеивается их поверхностью.

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 5