Аннотация
Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 5
Глава 2. Физико-математическая модель горения конденсированного высокоэнергетического вещества 17
2.1. Постановка физико-математической модели зажигания и горения твердого
топлива 17
2.2. Численная методика и алгоритм решения задачи зажигания и горения
твердого топлива 21
Глава 3. Результаты расчётов 24
3.1. Расчет зажигания и выхода на стационарны режим горения пороха под действием внешнего теплового потока 24
3.2. Зависимости скорости горения пороха н от времени воздействия теплового потока 37
3.3. Нахождение минимальных параметров мощности и времени внешнего теплового воздействия, обеспечивающих выход на стационарны режим горения, после его
отключения 42
Заключение 45
Литература 46
Исследованию физико-химических процессов, протекающих при зажигании и горении конденсированных высокоэнергетических материалов, посвящено большое количество работ. Это объясняется их высокой практической значимостью.
Реализация систем зажигания возможна при конвективном
(высокотемпературные газы), радиационном (импульс излучения) и кондуктивном (разогретые пластины, частицы) нагреве приповерхностного слоя топлива. Эти механизмы инициирования горения известны довольно давно. Наиболее распространены конвективный и радиационный подводы энергии. Нагрев топлива потоком излучения или высокотемпературными газами может происходить как в течение достаточно короткого промежутка времени при высоком значении амплитуды теплового потока от поверхности в глубь вещества, так и продолжаться длительное время при воздействии менее мощных источников.
Развитие работ по исследованию возможности применения лазерного зажигания для твердого топлива ракетных двигателей различного назначения активно ведется во всем мире. Использование этого метода зажигания в камерах сгорания ракетных двигателей обусловлено, в первую очередь, возможностью многократных включений при массогабаритных характеристиках системы зажигания не превышающих параметры электроискровых и электроплазменных систем. По сравнению с другими способами зажигания, зажигание потоком излучения (лазером) позволяет работать в расширенных диапазонах параметров топливной смеси по давлению и соотношению компонентов. В настоящее время в исследованиях воспламенения в качестве теплового источника для воспламенения твёрдого ракетного топлива лучистым нагревом используются лазеры большой мощности.
Математическое моделирование является актуальным инструментом изучения процессов зажигания и горения конденсированных высокоэнергетических веществ. Использование средств математического моделирования позволяет сократить объем дорогостоящих натурных испытаний на этапе проектирования новых высокоэнергетических составов и средств инициирования их горения.
Разработка математических моделей и программ ЭВМ для расчета характеристик минимальных значений мощности и времени воздействия лазерного излучения на поверхность твердого топлива, обеспечивающее выход на стационарный режим горения после его отключения внесет большой вклад в развитие фундаментальных знаний в 3
области физики горения и взрыва. Она может быть использована при разработке и проектировании новых видов твердых топлив для ракетных двигательных установок для расчета основных внутрибаллистических характеристик двигательных установок и сокращения объемов дорогостоящих экспериментов.
Разработана физико-математическая модель зажигания и выхода на стационарный режим горения конденсированного высокоэнергетического вещества под действием внешнего теплового потока.
Разработаны алгоритм и численная методика решения системы уравнений, описывающих процесс зажигания и выхода на стационарный режим горения конденсированного высокоэнергетического вещества под действием теплового потока.
Проведены тестовые расчеты зажигания и выхода на стационарный режим горения конденсированного высокоэнергетического вещества с использованием значений теплофизических и формально-кинетических параметров, характерных для пороха Н.
Проведено исследование влияния давления над поверхностью твердого топлива, мощности теплового потока и времени его воздействия на поверхность топлива, на процессы зажигания и выхода на стационарный режим горения после отключения дополнительного теплового воздействия.
Найдены пороговые значения времени воздействия на поверхность топлива теплового потока заданной мощности для давлений равных 80 и 120 атм, обеспечивающие выход на стационарный режим горения после отключения воздействия.
