Представлены результаты математического моделирования горения водородно-воздушных смесей различного состава в замкнутом объеме. Рассматривались две постановки в изначально неподвижной среде и в среде с однородной, изотропной турбулентностью. Приведен анализ сценариев развития горения при различных интенсивностях турбулентности. Выявлено, что в зависимости от интенсивности турбулентных потоков может наблюдаться либо усиление горения, либо его погасание. Приведены значения критической скорости пульсаций, при которой наблюдается погасание горения для смесей различного состава.
Работа посвящена анализу развития неустойчивости фронта пламени в обедненных водородно-воздушных смесях различного состава при горении в открытом канале. Проведен численный анализ различных стадий развития фронта. В частности, определены характеристики линейной стадии роста неустойчивости, построены дисперсионные кривые и получена зависимость критической длины волны от состава смеси. Продемонстрированы закономерности нелинейного развития процесса, следующего за линейной стадией. На основе полученных результатов построена диаграмма зависимости скорости распространения пламени от величины периметра фронта горения для смесей различного состава. Показано, что для обедненных смесей водорода с воздухом зависимость скорости распространения от площади фронта имеет нелинейный участок при малых площадях фронта горения.
Представлены результаты расчетно-теоретического анализа механизмов генерации и усиления ударных волн в процессе свободного распространения пламени. Выявлены два базовых механизма генерации ударных волн, соответствующие линейной и нелинейной стадиям развития гидродинамической неустойчивости фронта пламени. На примере высокоактивной горючей смеси продемонстрирована роль термоакустической неустойчивости в усилении ударных волн и создании условий для перехода к детонации.
Решена задача о формировании детонации в результате свободного распространения пламени в неограниченном пространстве. Сформулирован механизм формирования детонации, сводящийся к локальному формированию ударных волн при развитии линейной стадии неустойчивого роста возмущений, формируемых на поверхности расширяющегося фронта пламени. Сформулированы базовые критерии создания условий для перехода к детонации по описанному механизму.
The paper considers a novel perspective approach for the burning out of water-saturated hydrocarbons in a form of the foamed emulsion that can maintain combustibility even at water content more than 90% wt. On the basis of the carried out numerical-theoretical analysis, it was proposed that the fundamental physical mechanism determining the wide range of combustibility limits of the foamed emulsion is related to the natural spatial separation between the combustion zone and water evaporation region. It was shown that during combustion the foamed emulsion mainly decays into emulsion droplets. Nonstationary modes of the combustion are determined by the foam structure. Obtained results define the applicability area of the considered approach for water-saturated hydrocarbons burning out.
AbstractIn this paper, we have proposed to use accelerated flame propagation in the channel to generate directed flows of microparticles for effectively spraying them onto the substrate surface in the pulsed regime. Using mathematical modeling, we showed the basic possibility of practical using this approach and quantitatively estimated the effectiveness of the proposed procedure when gaseous mixtures based on hydrogen are used.
Методами математического моделирования исследовано влияние газодинамических процессов на развитие горения в замкнутых объемах, которые заполнены низкоактивными газообразными топливно-воздушными смесями околокритических составов, обеспечивающих воспламенение.Выделены физические механизмы, определяющие развитие неустойчивости фронта пламени и формирование режимов с очаговым характером сгорания горючей смеси.Отдельно отмечена роль плавучести горячих продуктов горения в поле силы тяжести и в развивающейся при этом конвективной неустойчивости.Конвективная неустойчивость, с одной стороны, обеспечивает стратификацию несгоревшей смеси и формирование обедненных областей, что препятствует полному
Самоподдерживаемый режим ускорения пламени в
The paper considers numerically the influence of gas-dynamic processes on combustion propagation within the enclosed volumes filled with low active gaseous fuel-air mixtures close to the concentration flammability limit. The authors identify some physical mechanisms determining both the flame propagation instability and the formation of modes with a cellular nature of flammable mixture combustion. Of special interest is a buoyancy of hot combustion products in the gravity field, as well as the convective instability being developed during this process. On the one hand, the convective instability provides both the stratification of unburnt mixtures and the formation of depletion regions, which prevent the mixture from being completely burnt out. On the other hand, it can result in forming hot thermals in the mixtures with undercritical composition. It is of primary concern for fire- and explosion safety.
