Detonation propagation regimes in gas-particle mixtures in the duct with a cross-sectional breakdown
The numerical modeling of the propagation of detonation waves is carried out in a duct with an abrupt expansion for a heterogeneous mixture of fine particles of aluminium and oxygen. Three types of scenarios of detonation diffraction are obtained similar to gaseous detonations. Specific features of the flow structures are revealed such as deformation of the combustion front due to interaction of the relaxation zone and the vortex structure. The influence of the particle size and the channel width on the detonation propagation in the duct is analyzed.
Методами численного моделирования исследуется распространение детонационной волны в стехиометрической взвеси мелких частиц алюминия в кислороде в плоском канале с разрывом сечения. Анализируется влияние размера частиц и геометрических параметров канала на сценарии развития течения в различных режимах распространения, формирующиеся при прохождении детонационной волной обратного уступа. Установлены аналогии с соответствующими течениями в газовых смесях. Выявлены характерные отличия, обусловленные процессами межфазного взаимодействия.
1. Федоров А.В., Кратова Ю.В., Хмель Т.А., Фомин В.М. Распространение ударных и детонационных волн в каналах различной геометрии в газовзвесях // Физико- химическая кинетика в газовой динамике. Том 7. 2008. http://www.chemphys.edu.ru/media/files/2008-09-01- 006.pdf (Электронный журнал, номер государственной регистрации 0420700013. ISSN 1991-6396). 2. Федоров А.В. Структура гетерогенной детонации частиц алюминия, диспергированных в кислороде // Физика гоpения и взpыва. Т. 28, № 3. 1992. С. 72 – 83. 3. Fedorov A.V., Fomin V.M., Khmel’ T.A. Non-equilibrium model of steady detonations in aluminium particle - oxygen suspensions // Shock waves. V. 9, N 5. 1999. P. 313 – 318. 4. Федоров А.В., Хмель Т.А. Численное моделирование формирования ячеистой гетерогенной детонации частиц алюминия в кислороде //Физика горения и взрыва. Т. 41. № 4. 2005. С. 84-98. 5. Хмель Т.А.. Численное моделирование двумерных детонационных течений в газовзвеси реагирующих твердых частиц // Математическое моделирование. Т.16. №6. 2004 С. 73-77. 6. Хмель Т. А., Федоров А. В. Взаимодействие ударной волны с облаком частиц алюминия в канале // Физика горения и взрыва. Т. 38, №2. 2002.С. 89 – 98. 7. Федоров А.В., Кратова Ю.В., Хмель Т.А. Численное исследование дифракции ударных волн в каналах переменного сечения в газовзвесях // Физика гоpения и взpыва. Т. 44, № 1. 2008.С. 85 – 95. 8. Федоров А.В., Хмель Т.А. Численное моделирование инициирования детонации при вхождении ударной вол- ны в облако частиц алюминия // Физика горения и взрыва. Т. 38, № 1. 2002. C. 114 – 122. 9. Shepherd J. E., Schultz E., Akbar R. Detonation diffraction // Proceedings of the 22nd International Symposium on Shock Waves, ed. by G. Ball, R. Hillier, and G. Roberts. Vol. 1. 2000. P. 41 – 48. 10. Pantow E.G., Fischer M., Kratzel Th. Decoupling and recoupling of detonation waves associated with sudden expansion // Shock waves. 6. 1996. P. 131 – 137. 11. Arienti M., Shepherd J. E. A numerical study of detonation diffraction // J. Fluid Mech.. 529. 2005. P. 117 – 146. 12. Levin V.A., Markov V.V., Zhuravskaya T.A., Osinkin S.F. Initiation and propagation of detonation in channels of complex shape // Pulse and continuous detonation propulsion, ed. by G. Roy, S. Frolov. M: Torus press, 2006. P. 97 – 106 13. Зельдович Я.Б., Когарко С.М., Симонов Н.Н Экспериментальное исследование сферической газовой детонации // Журнал технической физики. Т. 26. Вып. 8. 1956. С. 1689 – 1713. 14. Hillier R. Computation of shock wave diffraction at a ninety degrees convex edge // Shock Waves. V.1. 1991. P. 89–98. 15. Barthel H.O. Predicted spacing in hydrogen-oxygеn-argon detonations // Phys. Fluids. V.17, N 8. 1974. P.1547–1553.
