Очередное заседание научно-исследовательского семинара механико-математического факультета МГУ "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ".


В пятницу 31 мая 2019 года состоится очередное заседание научно-исследовательского семинара механико-математического факультета МГУ "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ".

Начало в 14:10, ауд. 14-08 Главного здания МГУ.

Н.Н. Смирнов, В.Ф. Никитин, Л.И. Стамов, В.В. Тюренкова, Е.В. Михальченко (МГУ имени М. В. Ломоносова)

МНОГОМАСШТАБНЫЕ НЕРАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩИХ СРЕДАХ: ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Аннотация

В метастабильных средах возможно распространение самоподдерживающихся волн, когда на поддержание волны расходуется энергия, выделение которой инициируется самой проходящей волной. Примерами таких волн могут служить волны горения в химически активных смесях, а также волны вскипания в перегретых жидкостях. Как правило, возможно существование двух принципиально различных режимов распространения: дозвукового и сверхзвукового, — что обусловлено различием механизмов активации среды. Наименее изучены до настоящего времени процессы перехода от одного режима распространения к другому.

Без сомнения, среди всех процессов, связанных с горением и взрывом, переход горения в детонацию (ПГД) — один из наиболее интересных. Изучение этого процесса относится к исследованиям в области взрывоопасности газов и паров горючих веществ. С другой стороны, преимущества детонационного сжигания топлива по сравнению с медленным горением при постоянном давлении в последнее время привлекают все больший интерес к пульсирующим детонационным камерам сгорания и их возможному применению для создания двигателей нового поколения. При этом ПГД может стать основой рабочего цикла в пульсирующем детонационном двигателе, так что знание механизмов этого процесса и способов управления им позволит существенно сократить предетонационное расстояние и оптимизировать конструкцию. Перспективным направлением создания двигателей для высокоскоростных беспилотных устройств является применение детонационного принципа сжигания топливной смеси в газовой фазе, что обусловлено более высокой скоростью преобразования энергии (на три порядка выше, чем скорость сгорания топлива при классических режимах горения), а также минимальными диссипативными потерями (в детонационной волне рост энтропии минимален по сравнению со всеми другими возможными режимами горения). Можно выделить две принципиально различные схемы детонационных двигателей: Двигатель с вращающейся детонационной волной непрерывного принципа действия, а также пульсирующий детонационный двигатель. Каждый из перечисленных типов имеет свои преимущества и недостатки. Так, пульсирующий детонационный двигатель требует организации рабочего цикла, включающего после зажигание периодический переход горения в детонацию. Для облегчения перехода горения в детонацию применяются различные устройства сложной геометрии. В данной работе рассматривается численная модель двигателя с вращающейся детонационной волной. Также рассмотрены различные схемы инициирования детонации в неравновесных процессах, связанных с фокусировкой ударных волн. Численные результаты, полученные с применением разработанных кодов, прошли сравнение с модельными экспериментами по развитию неравновесных процессов в метастабильных средах.

Применение гибридных твердотопливных двигателей, использующих компоненты топливной смеси в разных агрегатных состояниях, является достаточно привлекательным, так как такой тип двигателей обладает рядом преимуществ по сравнению с жидкостными или твердотопливными двигателями. Например, по сравнению твердотопливными двигателями он обладает большей безопасностью, так как позволяет хранить компоненты топлива раздельно друг от друга, а также дает возможность при установке на ракетные комплексы средней дальности нести с собой только запас горючего, используя при этом окислитель «потенциального противника». По сравнению с жидкостными двигателями гибридные обладают более простой конструкцией и большей простотой с точки зрения обслуживания. Одним из наиболее быстрых и относительно дешевых способов разработки таких двигателей является компьютерное моделирование. Проведение предсказательного вычислительного моделирования таких устройств в силу своей достаточно высокой сложности затруднительно без использования высокопроизводительных вычислительных комплексов и разработки параллельных алгоритмов и программ.
 

Категория: 
Опубликовано 26 мая 2019 - 07:30 пользователем Кирилл Владимирович Семенов