Инициирование детонации за падающей ударной волной при взаимодействии с локальной тепловой неоднородностью, вызванной стримером импульсного коронного разряда


Просмотр статьи
PDF, 425,6 КБ

Detonation initiation behind shock wave after its interaction with local thermal inhomogeneity, caused by the streamer of the pulsed corona discharge

The results of the numerical simulation of the detonation initiation behind plane shock wave after its interaction with local thermal inhomogeneity, caused by the action of the plasma of the pulsed corona discharge are presented. In the basic problem formulation the plane shock wave with the prescribed Mach number interacts with the local heated region of the reactive gas. In this region the gas is heated up to some temperature, which is insufficient for thermal self-ignition. Detailed analysis of the fields of the pressure and temperature allows to describe the mechanism of detonation initiation in this particular physical situation, to point out its key stages and to propose the estimation for the detonation initiation time for the problem under consideration.


Том 6, 2008 год



Приводятся результаты численного моделирования инициирования детонации за ударной волной при ее взаимодействии с локальной тепловой неоднородностью, моделирующей состояние реагирующей среды после воздействия на нее плазмы стримера импульсного коронного разряда. В качестве исходной принята постановка задачи, в которой плоская ударная волна с заданным числом Маха взаимодействует с локальной, нагретой до определенной температуры, но не воспламенившейся, областью в реагирующей среде. Детальное исследование изменения полей температуры и давления во времени позволило описать механизм инициирования детонации в рассматриваемой модели, указать его ключевые стадии и получить аналитическую оценку для времени инициирования детонации в рассматриваемой за-даче.


Том 6, 2008 год



1. D.H. Lieberman, J.E. Shepherd, F. Wang, J. Liu, M.A. Gundersen, “Characterization of a Corona Discharge Initiator Using Detonation Tube Impulse Measurements”, 43nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, January 10-13, 2005, Reno, NV, AIAA paper 2005-1344.
2. V.P. Zhukov, A.Yu. Starikovskii, “Deflagration-to-Detonation Control by Non-Equilibrium Gas Discharges and Its Applications for Pulsed Detonation Engine”, 43d AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 10-14 January 2005, Reno, Nevada, AIAA paper 2005-1196.
3. Соколик А.С., Самовоспламенение Пламя и детонация в газах, Москва, Издательство Академии Наук СССР, 1969.
4. M. P. Romano, M. I. Radulescu, A. J. Higgins, J. H. S. Lee, W. J. Pitz аnd C. K. Westbrook, Sensitization of hydrocarbon-oxygen mixtures to detonation via cool-flame oxidation. Proceedings of the Combustion Institute, Volume 29, 2002, pp. 2833–2838.
5. S. M. Frolov, V.S. Aksenov, V. Ya. Basevich, “Shock-to-Detonation transition due to shock interaction with the zone of prechamber-jet ignition”, Pulsed and Continuous Detonations, Eds.: G.Roy, S Frolov, J. Sinibaldi, Moscow, TORUS PRESS, 2006, p. 135.
6. D. Medvedev, G. Konovalov, S. Zaitsev, V. Jivotov, M. Krotov, A. Borisov, S. Korobtsev, B. Potapkin, A. Dean, “Detonation initiation by pulse corona discharge”, Proceedings of 18th International Symposium on Plasma Chemistry, Kyoto, Japan, August 26-31, 2007, p. 657.
7. Ryo Ono and Tetsuji Oda, Measurement of gas temperature and OH density in the afterglow of pulsed positive corona discharge, J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 35204.
8. Ya.B. Zeldovich, V.B. Librovich, G.M. Makhviladze, and G.I. Sivashinsky. Development of detonation in a non-uniformly pre-heated gas. Astro. Acta. 1970. V. 15. P. 313-321.
9. A.M. Bartenev, B.E. Gelfand, Spontaneous initiation of detonation, Prog. Energy Combust. Sci. 26 (2000) 29–55.
10. A.A. Borisov. On the origin of exothermic centers in gaseous mixtures. Acta Astronautica, 1:909–920, 1974.
11. M. Short, J.W. Dold, Weak detonations, their paths and transition to strong detonation, Combust. Theory Modelling, 6 (2002), pp. 279 – 296
12. http://www.metacomptech.com
13. Frolov S., Aksenov V., Shamshin I. Shock-to-detonation transition in tubes with U-bends. In: Pulsed and Continuous Detonations, G. Roy, S. Frolov, J. Sinibaldi, Eds., Moscow, Torus Press, 2006, pp. 146-158.
14. Борисов А.А., Заманский В.М., Лисянский В.В., Скачков Г.И., Трошин К.Я. Оценка критической энергии инициирования детонации газовых cистем по задержкам воспламенения. Химическая физика, т. 5, № 12, 1986
15. Ф.В. Шугаев, Взаимодействие ударных волн с возмущениями, М: Изд-во МГУ, 1983, - 96 с.
16. В.А. Андрющенко, Л.А. Чудов, Взаимодействие плоской ударной волны и сферического объема горячего газа. Известия Академии Наук СССР, Механика жидкости и газа, 1988, №1, С. 96 – 100.
17. Левин В.А., Анненков В.А., Трифонов Е.В. Разрушение падающей ударной волны источником энерговыделения. Прикладная механика и техническая физика. 2006. вып. 2. C. 3-7.
18. Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука. 1965.
19. Smirnov N.N., et al. Deflagration to Detonation Transition in Gases and its application to Pulse Detonation Devices. In: Gaseous and Heterogeneous Detonation Science to Applications. Eds. G.D. Roy et. Al. ENAS Publ, 1999. p. 65.
20. Lee, J. H. S. & Moen, I. O., The mechanism of transition from deflagration to detonation, Prog. Energy Combust. Sci. 6 (1978) 359–389.
21. Д.А. Франк-Каменецкий, Диффузия и теплопередача в химической кинетике. 2-е изд. М.: Наука, 1967.
22. Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе, Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980.
23. Я.Б. Зельдович. Теория ударных волн и введение в газодинамику. Москва-Ижевск: изд-во РХД, 2002.