Аномальное распространение пламени в горючих газовзвесях

Исследованы специфические особенности распространения пламени в газообразных химически активных смесях, содержащих химически нейтральные микрочастицы. Для определения роли теплового излучения продуктов горения на распространение пламени в дисперсной среде проведено сравнение результатов, полученных без учета переноса теплового излучения и с его учетом, когда, поглощая излучение, частицы передают тепловую энергию окружающему горючему газу. В случае равномерного распределения частиц в смеси поглощаемое вблизи фронта пламени излучение, повышая температуру перед фронтом, увеличивает скорость пламени, не изменяя режим горения. При неравномерном распределении частиц поглощение излучения в области высокой концентрации частиц может приводить к дистанционному воспламенению смеси и при определенных условиях - к возникновению детонации. В этом случае место возникновения очага детонации зависит только от пространственного распределения концентрации микрочастиц и может находиться на значительном расстоянии от фронта изначального пламени. При этом скорость распространения фронта горения в среде от существующего положения до ближайшей области высокой концентрации частиц (области интенсивного поглощения излучения) определяется только временем нагрева и поджига смеси в данной области и может быть сколь угодно высокой.

Литература

[1] Вараксин А.Ю. Турбулентное течение газов с твердыми частицам. М.: Физматлит, 2003. 192 с.

[2] Волков Э.П., Зайчик Л.И., Першуков В.А. Моделирование горения твердого топлива. М.: Наука, 1994. 320 с.

[3] Зайчик Л.И., Алипченков В.М. Статистические модели движения частиц в турбулентной жидкости. М.: Физматлит, 2007. 312 с.

[4] Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течение газа с частицами. М.: Физматлит, 2008. 598 с.

[5] Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука, 1987. 464 с.

[6] Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. 688 с.

[7] Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. М.: Физматлит, 2003. 351 с.

[8] Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982.

[9] Ivanov M.F., Kiverin A.D., Liberman M.A. Hydrogen-oxygen flame acceleration antransition to detonation in channels with no-slip walls for a detailed chemical reaction model // Phys. Rev. E. 2011. Vol. 83. P. 056313-1-056313-16.

[10] Ivanov M.F., Kiverin A.D., Liberman M.A. Flame acceleration and DDT of hydrogeneoxygen gaseous mixtures in channels with no-slip walls // Intl. Journ. Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36. P. 7714-7727.

[11] Ivanov M.F., Kiverin A.D., Liberman M.A., Yakovenko I.S. Hydrogen-Oxygen Flame Acceleration and Deflagration-to-Detonation Transition in Three-dimensional Rectangular Channels with no-slip Walls // Intl. Journ. Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38. No. 36. P. 16427-16440.

[12] Иванов М.Ф., Киверин А.Д. Влияние состава горючей смеси на развитие неустойчивости фронта пламени // Химическая Физика. 2010. Т. 29. № 2. С. 48-54.

[13] Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Гальбурт В.А. Об одном способе ускорения перехода от дефлаграции к детонации в газообразных горючих смесях // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2008. № 4 (31). C. 38-45.

[14] Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Рыков Ю.В. Особенности распространения пламени в замкнутых объемах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2010. № 1. С. 21-38.

[15] Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Смыгалина А.Е. Воспламенение водородновоздушной смеси вблизи нижнего концентрационного предела // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2013. № 1. C. 89-108.

[16] Kuznetsov M., Alekseev V., Matsukov I., Dorofeev S. DDT in a smooth tube filled with a hydrogen-oxygen mixture // Shock Waves. 2005. Vol. 14. Р. 205-215.

[17] Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Либерман М.А., Фортов В.Е. Механизм ускорения пламени и переход в детонацию водородно-кислородной смеси в канале // ДАН. 2010. Т. 434. № 6. С. 756-759.

[18] Иванов М.Ф., Киверин А.Д., Смыгалина А.Е., Яковенко И.С. Роль химически нейтральных микрочастиц в развитии горения газовзвесей: от подавления детонации до имплантации примеси в подложку // Сб. трудов Всероссийской конференции "Механика и наномеханика структурно-сложных и гетерогенных сред. Успехи, проблемы, перспективы". М., 23 декабря 2014 г. - 31 января 2015 г. М.: ИПРИМ РАН, 2015. С. 161-171.

[19] Ivanov M.F., Kiverin A.D., Liberman M.A. The role of heat radiation in combustion of chemically active gas suspensions // Advances in Nonequilibrium processes, Plasma, Combustion, and Atmosphere. Ed. by A.M. Starik, S.M. Frolov. 2014. P. 162-170.

[20] Zeldovich Ya.B. Regime Classification of an Exothermic Reaction with Nonuniform Initial Conditions // Combust. Flame. 1980. Vol. 39. P. 211-226.