Только PDF
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕЗГАЗОВОГО ГОРЕНИЯ СИСТЕМЫ СОПРЯЖЕННЫХ СЛОЕВ НА ОСНОВЕ СОСТАВОВ Ti+Al И Ni+Al 18
1.2. Физическая постановка задачи 18
1.2. Математическая постановка задачи 19
1.3. Результаты 20
ГЛАВА 2. ДИСКРЕТНАЯ МОДЕЛЬ ГОРЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ
БЕЗГАЗОВОЙ СМЕСИ Ti+Al и Ni+Al 29
2.1. Физическая постановка задачи 29
2.2. Математическая постановка задачи 30
2.3. Результаты 34
ВЫВОДЫ 53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 54
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) – это процесс перемещения волны химической реакции по смеси реагентов с образованием твердых конечных продуктов, проводимый с целью синтеза веществ материалов. Другими словами, СВС означает протекание сильной экзотермической реакции (реакции горения), в которой тепловыделение
локализовано и передается от слоя к слою путем теплопередачи [1]. Для получения синтеза сложных систем, не способных к
самостоятельному горению, исследователи разработали метод формирования образца в виде пакета термически сопряженных слоев, с различными теплофизическими характеристиками. Работа посвящена исследованию зависимости от соотношения объемов смесей в образце или содержания
продуктов реакции. Было отмечено, что с увеличением количества слоевых пар существует переход от одного стационарного режима горения к другому, разделяющийся промежуточным нестационарным режимом. Так же для систем с химически активными слоями характеристики горения сильно зависят от количества и состава низко экзотермической смеси и числа слоевых пар.
В работе рассматривается формирование шихты реакционных компонентов в виде слоевого компонента, позволяющие синтезировать материал для низкоэкзотермической или эндотермической смеси в режиме «химической печки». Для того, чтобы провести синтез плохо реагирующих между собой материалов методом «химической печки» важным условием
является чередование высоко- и низко - экзотермических слоев. Одним из
эффективных способов повышения скорости горения конденсированной системы является введение в системы теплопроводящих элементов, выполняемых из металлов с высокими теплопроводящими свойствами.
Основной вывод данной работы ¬ существует оптимальное соотношение объёмов, при котором синтез во внутреннем слое, при наличии внешних теплопотерь, происходит полностью. Модель процесса распространения твердофазной экзотермической
реакции в слое между инертными материалами с различными теплофизическими свойствами описана в работе [4]. В ходе вычислений были исследованы зависимости времени зажигания от параметров модели. В ходе
работы установлено, что время зажигания зависит от линейных размеров области, занятой реагентом, только до тех пор, пока размер реагента сравним с размером прогретой зоны. Теплоемкость и теплопроводность инертных материалов существенно влияют на время зажигания.
Влиянию теплопроводящего элемента на воспламенение и горение без газовой смеси с неадиабатической поверхностью боковой поверхность, посвящена работа. Введение теплопроводящего элемента в без газовый
состав не приводит к увеличению скорости горения.
В статье [6] рассматривается задача о влиянии фазового перехода на
трехмерные неустойчивые режимы безгазового горения. Работа посвящена
спиновому режиму горения и влияния на них фазового перехода. Было показано, что при задании определенных начальных условий можно получить спины, вращающиеся в левую и правую сторону. Также, направление
движения очага и ускорение выхода на установившийся режим можно задавать при соответствующих локальных возмущениях температурного поля в начальный момент времени. Основные выводы данной статьи заключались в следующем: с увеличением диаметра образца горение усложняется, как
следствие, увеличение количества очагов горения. Выявлено влияние фазового перехода на трехмерные неустойчивые режимы безгазового горения. Чем ближе температура фазового перехода к температуре горения, тем сильнее фазовый переход влияет на характер горения. Также, снижение
температуры плавления приводит к замене двухочагового режима горения трехочаговыми.
1. Для создания слоевого композита из определенного соотношения
акцепторных и донорных смесей, самым оптимальным соотношением будет
разбиение акцепторных и донорных слоев на 6 пар при заданных размерах
образца. При таком сочетании слоев происходит наиболее быстрое горение
системы.
2. Обнаружено, что при увеличении начальной температуры, время
прохождения химической реакции значительно уменьшается.
3. Найдено соотношение между донорными и акцепторными слоями, при
которых получаются более «мягкие» условия протекания синтеза слоевого
пакета.
4. Для полного реагирования образца в виде слоевого пакета необходимо
обеспечить условия внешнего теплообмена близкие к адиабатическим.
6. При проведении расчетов было обнаружено, что с увеличением размера
элементарной ячейки время горения значительно увеличивается, т.е.
уменьшается средняя скорость горения образца. При малом размере ячейки
(масштабе гетерогенности) фронт горения становится однородным, тем самым
увеличивая скорость прохождения химической реакции.
7. Получены пределы горения ячеистой системы при внешнем теплоотводе с
поверхности образца – увеличение размера элементарной ячейки способствует
расширению пределов горения образца.
8. Методом численного моделирования проведен анализ влияния размера
элементарной ячейки на скорость горения системы с регулярным
(упорядоченным) распределением ячеек при больших значениях
коэффициента теплопроводности
A
A
D
50
. При анализе и обработке
полученных данных расчетов было обнаружено, что с увеличением размера
элементарной ячейки время горения значительно уменьшается, т.е.
увеличивается средняя скорость горения образца.
54
8. Для определенного набора параметров системы наблюдался эстафетный
режим горения, наиболее ярко проявляющийся при размере элементарной
ячейки d=32.
9. При случайном распределении элементарных ячеек для статистически
достоверного определения значения скорости горения необходимо проводить
не менее 25 расчетов для заданного набора параметров задачи.
10. С увеличением размера элементарной ячейки температурное поле имеет
дискретную структуру с размерами очагов (высокотемпературных зон)
сопоставимыми с толщиной образца.
11. Уменьшение толщины слоя приводит к формирования более однородного
(линейного) фронта горения аналогичного фронту горения с уменьшением
размера элементов для ячеистой структуры.
