ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСЛАБЛЕНИЯ ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНЫ МНОГОРЯДНОЙ РЕШЕТКОЙ В ВОДОРОДО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
В настоящее время из-за широкого применения высокоэффективных газообразных топлив для различных энергетических установок большой интерес вызывают исследования связанные с вопросами взрыво- и пожаробезопасностью, а в частности работы направленные на выявление возможности ослабления и подавления газовой детонации, ее инициирования и взаимодействия с различными препятствиями. Уже существует ряд работ, в которых изучалось подавление детонации, например инертными частицами [1]. В настоящей работе для ослабления детонации используется многорядная решетка, состоящая из прутьев круглого сечения, расположенных в шахматном порядке.
Задача решалась в плоской, симметричной постановке (рис.1). В качестве решателя использован программный комплекс ANSYS Fluent. Используемая математическая модель была ранее протестирована на задаче об инициировании наклонной детонации [2]. Кинетическая схема, включающая одну брутто-реакцию горения водорода в воздухе, была верифицирована по экспериментальным данным о временах задержки воспламенения и скорости распространения детонационной волны при различных условиях [3].
В результате расчета задачи о взаимодействии детонационной волны с цилиндрической решеткой выявлено, что используемая математическая модель, а в частности кинетический механизм химических реакций, учитывает изменение кинетики водорода в области третьего предела воспламенения водорода в воздухе. Увеличение диаметра цилиндров, при неизменной пропускной способности, приводит уменьшению дефицита скорости ДВ несмотря на возрастание длины участка канала, в котором расположено препятствие. Уменьшение геометрических параметров преграды до размеров, сопоставимых с размером детонационной ячейки смеси, приводит к возрастанию ее эффективности для ослабления детонации.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-38-90178.
1. Tropin, D.A. and Fedorov A.V. Effect of inert micro- and nanoparticles on the parameters of detonation waves in silane/hydrogen - air mixtures // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2019. Vol. 55, No 2. P. 230 - 236.
2. Bedarev I. A., Temerbekov V. M., Fedorov A. V. Simulating the regimes of oblique detonation waves arising at detonation initiation by a small-diameter projectile // Thermophysics and Aeromechanics. 2019. Vol. 26, No 1. P. 59 – 68.
3. I.A. Bedarev, K.V. Rylova, and А.V. Fedorov. Application of Detailed and Reduced Kinetic Schemes for the Description of Detonation of Diluted Hydrogen–Air Mixtures// Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2015. Vol. 51, No. 5, P. 528–539.
