ИСТИНА

В лекции представлены результаты теоретических, численных и экспериментальных исследований процессов инициирования горения и детонации в гетерогенных полидисперсных смесях. Подробно рассмотрены проблемы распыления, испарения и горения капель топлива, а также неравновесные эффекты при распылении капель и фазовых переходах. Исследовано влияние неравномерности размеров капель и неравномерности их пространственного распределения на воспламенение смеси и ускорение пламени при сильном и слабом инициировании детонации: ударной волной и искровым зажиганием с последующим переходом дефлаграции к детонации (ПГД). Изучены особенности инжекции и воспламенения струи в камере сгорания. Исследовано поведение отдельных капель в нагретом воздушном потоке, что позволило выделить два сценария нагрева и испарения капель. Мелкие капли последовательно нагреваются, затем охлаждаются за счет потерь тепла на испарение, а затем быстро нагреваются до момента их полного испарения. Более крупные капли могут непосредственно нагреваться до критической температуры, а затем быстро испаряться. Дробление капель оказывает существенное влияние на процессы нагрева и испарения. Исследование воспламенения газокапельного облака ударной волной показало, что увеличение концентрации капель выше определенного значения тормозит начало детонации в дисперсных смесях и порождает детонационный режим, характерный для несмешанных систем, когда химическая реакция протекает только в тонком пограничном слое облака, тем самым поддерживая распространение ударной волны в чистом газе. В отличии от гомогенных газовых смесей процессы перехода горения в детонацию в полидисперсных гетерогенных средах не настолько хорошо изучены в настоящее время, что, по-видимому, объясняется большим интересом к ударно-волновому инициированию детонации в таких средах, проявлявшимся Российскими и зарубежными исследователями до последнего времени. Проведенные исследования переходных процессов в гетерогенных средах, возникающих при мягком инициировании, показали существенную роль неравновесности физических процессов фазовых переходов на режимы распространения экзотермических волн в таких системах. Изучена роль неравновесных эффектов при испарении и дроблении капель горючего в гетерогенных смесях. Введён критерий, характеризующий степень отклонения системы от состояния равновесия. Исследовано управление процессом перехода горения в детонацию в гомогенных газовых и гетерогенных горючих смесях. Исследовано влияние полидисперсного характера горючей смеси на режим перехода горения в детонацию. Изучена роль пространственной неоднородности распределения конденсированной фазы на переход горения в детонацию. Показано, что неоднородность пространственного распределения конденсированной фазы ухудшает условия инициирования детонации ударной волной, но способствует переходу горения в детонацию. Работа выполняется при поддержке РФФИ (грант 20-03-00297).