Введение 3
1 Обзор литературы 4
2 Физико-математическая модель зажигания и горения металлизированного смесевого
твердого топлива под действием высокотемпературного конвективного потока 17
2.1 Значения формально-кинетических параметров 25
2.2 Методика решения 25
2.3 Тестовые расчеты 27
3 Расчет времени зажигания металлизированного твердого топлива 32
3.1 Расчет времени задержки зажигания металлизированного твердого топлива 32
3.2 Расчет времени выхода на стационарный режим горения металлизированного
твердого топлива 35
4 Расчет времени зажигания металлизированного твердого топлива с учетом роста
давления 37
4.1 Расчет времени задержки зажигания металлизированного твердого топлива 37
4.2 Расчет времени выхода на стационарный режим горения металлизированного твердого топлива 47
Заключение 66
Литература 67
Работа посвящена теоретическому исследованию физико-химических процессов, протекающих при зажигании и горении конденсированных высокоэнергетических материалов. Исследование условий реализации и характеристик процессов прогрева и зажигания высокоэнергетических конденсированных веществ является актуальной задачей в связи с широким применением таких материалов в качестве топлива в двигателях и газогенераторах различного назначения. Изучению закономерностей и характеристик физико-химических процессов, протекающих при зажигании и горении высокоэнергетических материалов (топлив) посвящено достаточно много работ. Это объясняется их высокой практической значимостью.
Несмотря на большой опыт практического использования, процессы горения остаются одними из наиболее сложных для научного изучения. Горение - это быстро протекающее химическое превращение, сопровождающееся выделением значительного количества тепла и свечением (пламенем). Химическая реакция горения в большинстве случаев является сложной, т. е. состоит из большого числа элементарных химических процессов. Кроме того, химическое превращение при горении тесно связано с рядом физических процессов — переносом тепла и масс и характеризуется соответствующими гидро- и газодинамическими закономерностями.
Наука о горении является междисциплинарной, лежащей на стыке таких научных дисциплин, как газодинамика, химическая термодинамика, химическая кинетика, молекулярная и химическая физика, теплообмен, квантовая химия и физика, материаловедение и компьютерное моделирование. Актуальным инструментом изучения процессов зажигания и горения конденсированных высокоэнергетических веществ является математическое моделирование.
Использование средств математического моделирования позволяет сократить объем дорогостоящих натурных испытаний на этапе проектирования новых высокоэнергетических составов и средств инициирования их горения.
Разработана физико-математическая модель зажигания и горения металлизированного смесевого твердого топлива под действием высокотемпературного конвективного потока.
Отработан метод численного решения системы уравнений физико-математической модели. Проведены тестовые расчеты времени задержки зажигания и выхода на стационарный режим горения металлизированного смесевого твердого топлива.
Проведено исследование влияния давления над поверхностью твердого топлива, температуры и скорости обдувающего потока, а также массовой доли и радиуса частиц алюминия, входящих в состав твердого металлизированного топлива.
Показано, что при более высоком давлении над поверхностью топлива сокращается время зажигания и выхода на стационарный режим горения.
Показано, что при повышении температуры и скорости обдувающего потока сокращается время задержки зажигания и выхода на стационарный режим горения металлизированного твердого топлива.
Показано, что увеличение скорости роста давления сокращает время выхода на стационарный режим горения.
