Распространение волн детонации и горения в трубах

Распространение волн детонации и горения в трубах [c.226]

Для объяснения возможности распространения детонации в шероховатых трубах со сравнительно весьма малой скоростью возникла необходимость в новом механизме воспламенения во фронте детонации. Я. Б. Зельдович (1944) предположил, что в шероховатых трубах происходит локальное воспламенение газа в местах отражения ударной волны от шероховатости, Температура в отраженной волне значительно выше, чем в падающей. Возникнув у шероховатости, горение затем сравнительно медленно распространяется на все сечение трубы. Фронт пламени при детонации в шероховатых трубах имеет приблизительно форму вогнутого и достаточно растянутого конуса. Он обладает значительной протяженностью, на которой и происходят потери, снижающие скорость волны. [c.397]

Однако возможен и другой механизм распространения детонации в шероховатых трубах. В них при движении ударной волны возникает очень сильная турбулентность. Горение благодаря турбулентности, [c.397]

Таким образом, во всех рассмотренных нами типичных случаях самопроизвольного одномерного и сферического распространения детонации граничные условия в области позади детонационной волны приводят к однозначному отбору скорости последней, соответствующей точке Жуге (после того как вся область детонационной адиабаты ниже этой точки была исключена по соображениям, изложенным в 120). Осуществление в трубе постоянного сечения детонации, соответствующей расположенной выше точки Жуге части адиабаты 1), требовало бы искусственного поджатия продуктов горения движущимся со сверхзвуковой скоростью поршнем (см. задачу 3 этого параграфа). [c.597]

Выше мы везде полностью отвлекались от тепловых потерь, которыми может сопровождаться распространение детонационной волны. Как и в случае медленного горения, эти потери могут сделать невозможным распространение детонации. При детонации газа в трубе источником потерь являются в первую очередь отвод тепла через стенки трубы и замедление газа благодаря трению. Детонация в тонком стержне твёрдого взрывчатого вещества ограничивается главным образом явлением разлёта продуктов горения при слишком малом диаметре стержня, сравнимом с шириной зоны горения, часть вещества разлетается раньше, чем в нём успеет произойти реакция, и распространение детонации оказывается невозможным Ю. Б. Харитон, 1940). [c.597]

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]

Мы везде полностью отвлекаемся от тепловых потерь, которыми может сопровождаться распространение детонационной волны. Как и в случае мед ленного горения, эти потери могут сделать распространение детонации невоз мо>1<ным. При детонации в трубе источником потерь являются в первую оче редь отвод тепла через стенки трубы и замедление газа благодаря трению Безразмерную автомодельную переменную в этой задаче можно опре де.пнть как r/t s/q, где характерный постоянный параметр q — теплота рсак ЦИН на единицу массы. [c.679]

Обычное М1 длопиое горение в трубе может самопроизвольно переЗтн в детонацию. Этому предшествует самопроизвольное ускорение распространения пламени, а детонационная волна возникает впереди последнего. Обсуждение возможных механизмов этих процессов можно найтн d указанных на стр. 666, 68 [c.688]

На рис. 5.4 показана схема перехода горения газовой смеси при поджигании ее у закрытого конца трубы [30]. Физической причиной возникновения детонации является взрыв адиабатически сжатой газовой смеси. На начальном этапе горения (см. рис. 5.4) образуется ламинарное пламя П. В результате расщирения продуктов сгорания перед фронтом пламени возникает волна сжатия 5, за которой происходит ускорение движения фронта пламени и непрореагировавщей газовой смеси. В дальнейшем в связи с турбулизацией потока газа перед пламенем оно превращается в турбулентную область сгорания. В результате увеличивается скорость распространения пламени относительно несгоревщей смеси, что приводит к увеличению давления и температуры в волне сжатия. Прогрессивное увеличение амплитуды волны сжатия происходит до тех пор, пока не создаются условия, необходимые для взрывного воспламенения адиабатически сжатой смеси и перехода процесса в детонационный. [c.98]

Все режимы равномерного распространения горения со скоростями, лежащими между дефлаграцией Чепмена — Жуге и детонацией Чепмена — Жуге, запрещены законами сохранения. Для воздушных смесей углеводородов эта область, если рассматривать детонацию без потерь, простирается примерно от 50 м1сек до 1700 м сек. Но скорость движения пламени относительно газа, определяемая физико-химическими свойствами смеси, турбулентностью и распределением скоростей по сечению трубы, может оказаться выше скорости дефлаграции Чепмена — Жуге. Распространение горения относительно исходного газа с постоянной скоростью, превышающей скорость дефлаграции Чепмена — Жуге в нем, оказывается возможным, как показывает газо-термодинамический анализ, при одном дополнительном условии перед зоной горения должна распространяться ударная волна. Эта волна должна быть такой, чтобы заданная скорость пламени относительно частиц газа в ней оказалась как раз равной скорости дефлаграции Чепмена — Жуге, если за исходное состояние взять газ, сжатый в ударной волне. [c.409]

Н. Н. Семенов [67], Я. Б. Зельдович и А. С. Компанеец [68] отмечают, что переход нормального горения в детонацию заключается в следующем. При горении газа в длинных трубах фронт пламени движется с ускорением. Впереди себя фронт пламени поджимает свежий газ и образует ударную волну, опережающую фронт пламени. Когда скорость пламени достигнет определенной величины, амплитуда ударной волны становится достаточной для того, чтобы вызвать воспламенение газа, и с этого момента пламя начинает распространяться вместе с ударной волной со скоростью 1—3,5 км1сек. Ударная волна, в которой происходит химическая реакция, называется детонационной, распространение взрывной реакции — детонацией. Как следует из предыдущего, в трубах переход нормального горения в детонацию связан с тем, что скорссть нормального горения достигает некоторого критического значения. Справедлив ли этот вывод по отношению к сгоранию в двигателях [c.172]

Для исследования этого явления, с помощью лупы времени систематически фотографировали протекакие сгорания гомогенных смесей сначала в трубах, т. е. при распространении сгорания в одном направлении (работы Dixon и S hmitt). При этом было установлено, что до тех пор, пока фронт пламени в трубе может свободно перемещаться, сгорание идет с упомянутыми низкими скоростями. Но передвигающийся фронт пламени имеет склонность образовывать вихри (шероховатости стенок способствуют этому), в результате чего скорость распространения фронта пламени значительно возрастает. Эти явления усиливаются в таких горючих смесях, теплота сгорания которых достаточна для поддержания горения. Если труба заглушена с одной или обеих сторон, перемещающееся пламя обусловливает повышение давления и температуры части смеси, еще не участвовавшей в реакции, и скорость сгорания становится еще больше. Предпламенные реакции, постепенно ускоряясь, дают вспышку и, наконец, приводят к детонации, которая мгновенно вызывает рост скорости распространения детонационной волны почти до тысячекратного значения обычной скорости сгорания. При этом, подобно взрывчатым веществам, вследствие временной концентрации происходит практически мгновенное сгорание (ультразвуковой эффект). [c.94]

Следует, однако, подчеркнуть, что эти выводы не являются универсальными, и можно представить себе и такие случаи распространения детонации, Рис. 117. когда самопроизвольно возникает пересжатая детонационная волна. Такой случай был указан, в частности, Б. В. Айвазозым и Я- Б. Зельдовичем (1947) пересжатая волна возникает при переходе детонационной волны из широкой трубки в узкую это явление связано с тем, что когда детонационная волна доходит до места сужения, происходит её частичное отражение , в результате чего давление продуктов горения, втекающих из широкой в узкую часть трубы, резко возрастает (ср. задачу 4). [c.597]

Обычное медленное горение может самопроизвольно перейти в детонацию. Этот переход происходит путём самопроизвольного ускорения пламени, сопровождающегося усилением интенсивности идущей впереди фронта ударной волны, пока последняя не станет настолько сильной, чтобы вызвать воспламенение сжатого ею газа. Вопрос о механизме такого самопроизвольного ускорения пламени в настоящее время ещё не вполне ясен возможно, играет роль турбулизация пламени, вызванная стенками трубы (К. И. Щелкин). Не исключена также и возможность того, что стациочарное распространение пламени вообще является неустойчивым в условиях, когда его фронт искривляется благодаря трению газа о стенки трубы Я. Б. Зельдович), [c.602]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...