ИСТИНА

Дается обзор нестационарных переходных режимов распространения самоподдерживающихся экзотермических волн в метастабильных средах различных типов. А именно, рассматривается переход от одного самоподдерживающегося режима к другому. К таким процессам относится переход волн дефлаграции в волны детонации в гомогенных и гетерогенных горючих смесях. Под режимами дефлаграции и детонации в широком смысле будем подразумевать распространение самоподдерживающихся экзотермических волн в среде, когда различие механизмов распространения приводит к существенным различиям структуры волн, дозвуковой и сверхзвуковой скоростям их распространения. Разработанные математические модели перехода горения в детонацию в гомогенных и гетерогенных смесях, позволили изучить все характерные стадии процесса: зажигание, ускоряющееся турбулентное горение, образование горячих точек перед фронтом пламени, возникновение детонационных и ретонационных волн, пересжатые режимы и выход на самоподдерживающуюся детонацию. Обсуждается эффективность различных режимов при их реализации в камере сгорания. Показано, что возникновение детонации за счет фокусировки сильной ударной волны происходит в режиме пересжатой детонации. Затем детонационная волна замедляется до самоподдерживающегося режима. Переходный режим имеет следующие характерные этапы. Сначала за ударной волной появляется горячая точка, которая впоследствии быстро увеличивается во всех направлениях, тем не менее отставая от ударной волны. Таким образом формируется волна горения. Во-вторых, зона горения увеличивается и фронт волны становится неустойчивым. Морщины образуются на переднем фронте, что особенно заметно в плоскости, ортогональной клину. В-третьих, скорость волны горения резко возрастает, особенно в сморщенной зоне, морщины становятся глубже, образуются карманы несгоревшей смеси, окруженные горячими продуктами реакции. Далее в одном из карманов вблизи оси или вблизи стенки возникает “взрыв во взрыве”, что ведет к формированию детонационной волны. Детонационная волна начинает отражаться от боковых стенок цилиндра и далее распространяться в виде детонационных и ретонационных волн во всех направлениях. В полидисперсных смесях переход горения в детонацию (предетонационное расстояние и время) существенно зависит от функции распределения диспергированной фазы по размерам: доминирование мелкой фракции сокращает предетонационное расстояние, доминирование крупной фракции увеличивает предетонационное расстояние, доминирование среднего размера капель, равномерное распределение капель по размерам и модельная монодисперсная смесь дают примерно одинаковые промежуточные значения величины предетонационного расстояния. Различные виды неоднородности пространственного распределения конденсированной фазы при одинаковой функции распределения частиц по размерам приводят к возрастанию предетонационного времени по сравнению с о случаем равномерного распределения средней плотности взвеси для той же функции распределения частиц по размерам. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 20-03-00297.