ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Распространение волн детонации и горения в трубах из "Газовая динамика " Рассмотрим задачу о движении, возникающем при поджигании горючей газовой смеси у закрытого или у открытого конца полубесконечной трубы. [c.226] Пусть труба заполнена однородным покоящимся горючим газом с параметрами Р1 (и у). Обозначим Q количество тепла, выделяющееся в единице массы газа при горении. В момент времени /==0 у конца трубы по всей плоскости ее поперечного сечения происходит поджигание газа, в результате чего образуется плоский фронт тепловыделения, распространяющийся по газу и вызывающий его движение. Требуется определить это движение. [c.226] При решении задачи мы должны заранее предположить, в каком из возможных четырех режимов ( 5 гл. I) распространяется фронт тепловыделения. Мы будем рассматривать только режимы медленного горения (слабой дефлаграции) и режимы сильной и нормальной детонации. Ранее было выяснено, что при распространении фронта медленного горения необходимо задавать скорость его распространения по газу. Поэтому в задаче с фронтом медленного горения в число определяющих параметров будем включать эту скорость I/. [c.226] Так как величина (3 имеет размерность энергии единицы массы, т. е. размерность квадрата скорости, то возникающее движение должно быть автомодельным с единственной безразмерной независимой переменной 1 = х/(а1() и безразмерными определяющими константами у и и—в случае фронта медленного горения. Область движения должна состоять, таким образом, из однородных потоков и центрированных волн Римана. [c.226] Рассмотрим случай детонационного горения. Если по невозму-щенному газу распространяется ударная волна, то за ней в автомодельном движении не может следовать ни волна Римана, ни вторая ударная волна, ни волна детонации аналогично за волной Римана не может следовать ни ударная волна, ни вторая волна Римана, ни волна детонации. Таким образом, при детонационном горении по невозмущенному газу может распространяться лишь волна детонации. За волной детонации по сгоревшему газу в автомодельном движении не может распространяться ни ударная волна, ни волна Римана. Исключение составляет случай, когда волна детонации распространяется в нормальном режиме. В этом случае за вол- 2 и 1 ной детонации может распространяться непосредственно примыкающая к ней центрированная волна Римана. Итак, возникающее при детонационном горении автомодельное движение должно состоять из сильной или нормальной волны детонации и следующего за ней однородного потока или из нормальной волны детонации, примыкающей к ней сзади центрированной волны Римана и однородного потока за ней. При распространении волны детонации от закрытого конца трубы первый вариант не дает возможности удовлетворить условию равенства нулю скорости на стенке, так как газ в однородном потоке за волной движется от стенки во втором варианте газ, получив в волне детонации скорость в направлении от стенки, уменьшает эту скорость в волне Римана до нулевого значения (рис. 2.17.1). Таким образом, при распространении волны детонации в цилиндрической трубе от ее закрытого конца устанавливается режим Чепмена—Жуге. (Подчеркнем, что распространение волны детонации в цилиндрической трубе именно в режиме Чепмена—Жуге обусловлено краевым условием на стенке, требующим уменьшения скорости газа за волной, и не связано с физико-химическими процессами во внутренней структуре волны детонации.) Непосредственно к детонационной волне примыкает волна разрежения, в которой скорость газа уменьшается до нуля. [c.227] Задний фронт волны разрежения является слабым разрывом между ним и стенкой образуется область неподвижного однородного газа. Давление в этой области (и на стенке) больпю начального давления несгоревшей смеси. В этом нетрудно убедиться, если учесть, что количество движения газа за волной детонации в направлении ее распространения растет пропорционально времени, что может происходить только из-за такой разности давлений. [c.227] Из сказанного следует, что при распространении детонации внутрь трубы от ее открытого конца волна Римана должна быть более интенсивной, чем при закрытом конце трубы, так что газ в ней приобретает скорость к открытому концу трубы и истекает в окружающее пространство. Анализ показывает, что если интенсивность волны детонации ниже некоторого граничного значения, то задний фронт волны Римана, где давление газа сравнивается с первоначальным, не достигает конца трубы и истечение газа происходит с дозвуковой скоростью. Если же интенсивность волны детонации достаточно велика, то волна Римана простирается вплоть до выхода из трубы и газ истекает из трубы со звуковой скоростью и с давлением более высоким, чем в окружающем пространстве (рис. 2.17.2) ). [c.228] В табл. 2.1 приведены скорости волн детонации Чепмена—Жуге в некоторых горючих газовых смесях, а также в твердых взрывчатых веществах, переходящих при детонации в газообразное состояние. Там же приведены значения давления непосредственно за волной детонации ). [c.228] Вернуться к основной статье