9 / 18
Рис. 1. Результаты расчетов скорости фронта пламени, распространяющегося
по двухмерному каналу шириной 5 мм от закрытого конца в горючей газовзве-
си с задаваемой разной объемной концентрацией частиц:
1
— без частиц;
2
—
r
p
= 10
мкм,
α
р
= 5
∙
10
−
5
;
3
—
r
p
= 1
,
0
мкм,
α
р
= 5
∙
10
−
5
;
4
—
r
p
= 1
мкм,
α
р
= 10
−
4
(кривые
1
и
2
соответствуют режимам, приводящим к
возникновению детонации)
Протекание процесса качественно меняется с ростом размеров ча-
стиц. Для достаточно крупных частиц размером 10 мкм и более харак-
терное время обмена энергией и импульсом между газовым компонен-
том и частицами возрастают в 100–10 000 раз, ввиду чего они не успе-
вают изменить энергетический баланс в зоне горения и вследствие
отставания от скорости потока не концентрируются перед фронтом
пламени. Результаты численного моделирования показывают, что в хо-
де распространения волны горения крупные частицы распределяются
в области продуктов горения и практически не влияют на ускорение
пламени и развитие процесса перехода к детонации (см. рис. 1).
Рассмотрим влияние переноса излучения из области нагретых про-
дуктов горения и его поглощения частицами на процесс распростране-
ния пламени в канале. Для качественного анализа проблемы достаточ-
но использовать задачу в одномерной постановке, так как основопо-
лагающим здесь является процесс поглощения излучения частицами
в объеме вдоль направления распространения потока излучения, когда
факторы расхождения потока и поглощения излучения на границах
области можно полагать второстепенными. Точно так же многомер-
ные процессы, которые могут быть вызваны неоднородным нагревом
газа поглощающими излучение частицами, являются следующим раз-
витием рассматриваемого процесса и на первом этапе поглощения и
перераспределения энергии в среде не принципиальны.
При равномерном распределении частиц в газовой смеси излу-
чение, выходящее из фронта пламени, поглощается в области непо-
средственно перед фронтом на расстоянии порядка длины пробега
излучения. Увеличение температуры перед фронтом пламени пропор-
ционально интервалу времени поглощения излучения частицами в со-
ответствующем элементе газа, а сам интервал определяется временем
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 5
59