Протяженность стационарной детонационной волны в смеси гремучего газа с азотом


Просмотр статьи
PDF, 654,7 КБ

Thickness of the stationary detonation wave in a mixture of oxyhydrogen gas with nitrogen

In the experiment, the length of the detonation wave is usually determined by the duration of the luminescence of the OH radical, which corresponds to the zone of intense heat release. It is believed that the length of this zone is of the order of the longitudinal size of the detonation cell. In theory, the distance from the shock front of the wave to the Chapman-Jouguet point, in which the relative velocity of the gas is equal to the local speed of sound, is taken as the detonation thickness. The question arises about the possibility of introducing a coefficient of proportionality between these quantities, which would facilitate the comparison of experimental results and the theory of stationary detonation waves. This paper compares the experimental and calculated data on the length of detonation waves in mixtures of oxyhydrogen gas (2H2 + O2) with nitrogen. It is shown that the introduction of the coefficient of proportionality between the length of the detonation wave and the zone of intense heat generation is impractical (see figure below).

stationary detonation, Chapman-Jouget point, detonation wave thickness, heat release, detonation cell, sound velocity, one-dimensional approximation

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.3.768

Юрий Владимирович Туник, Павел Владимирович Козлов, Вячеслав Олегович Майоров

Том 19, выпуск 3, 2018 год



В эксперименте протяженность детонационной волны обычно определяется по длительности свечения радикала ОН, что соответствует зоне интенсивного тепловыделения. Считается, что протяженность этой зоны имеет порядок продольного размера детонационной ячейки. В теории за толщину детонации принимается расстояние от ударного фронта волны до точки Чепмена-Жуге, в которой относительная скорость газа равна местной скорости звука. Возникает вопрос о возможности введения коэффициента пропорциональности между этими величинами, что облегчило бы сравнение результатов эксперимента и теории стационарных детонационных волн. В работе проводится сравнение экспериментальных и расчетных данных по протяженности детонационных волн в смесях гремучего газа (2Н2 + О2) с азотом. Показано, что введение коэффициента пропорциональности между протяженностью детонационной волны и зоны интенсивного тепловыделения нецелесообразно.

стационарная детонация, точка Чепмена-Жуге, толщина детонационной волны, тепловыделение, детонационная ячейка, скорость звука, одномерное приближение

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.19.3.768

Юрий Владимирович Туник, Павел Владимирович Козлов, Вячеслав Олегович Майоров

Том 19, выпуск 3, 2018 год



1. Б.В. Войцеховский, В.В. Митрофанов, М.Е.Топчиян. Investigation on the structure of detonation wave in gases. 12th International symposium on combustion. Combustion institute, Pittsburgh. 1969. P. 829.
2. Б.В. Войцеховский, Ю.Н.Денисов, В.В. Митрофанов, М.Е.Топчиян, Я.К.Трошин, К.И.Щелкин. Неустойчивость детонационных волн в газах. Бюллетень "Открытия, изобретения". 1972. №24. Диплом № 111.
3. Kailasanath K. Review of Propulsion Applications of Detonation Waves // The American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal. – 2000. – V. 38. – N. 9. – P. 1698-1708.
4. Kh. Alhussan, M. Assad, OleqPenazkov. Analysis of the actual thermodynamic cycle of the detonation engine. Applied Thermal Engineering. V. 107. Pp. 339-344.
5. В.В. Кучинский , И.И. Оносов. Оценка размеров детонационной ячейки в газах. Журнал технической физики. 2011. Т. 81. № 6. С. 14-19.
6. М. Нетлетон. Детонация в газах.М.: Мир. 1989. 280 с.
1. 10. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. М.-Л. Изд-во АН СССР. 1944. 71с.
7. Vasiliev A.A., Gavrilenko T.P., Topchian M.E. On Chapman-Jouguet surface in a multi-headed gaseous detonation. 1972. Acta Astronautica. V. 17. P. 499.
8. Edwards D.H., Jones A.T., Philips D.E. The location of the Chapman-Jouguet surface in a multi-headed detonation wave. J. Physics D. 1970. V. 9. P. 1331.
9. Bull D.C., Elsworth J.E., Shuff P.J. Metcalfe E. Detonation cell structure in fuel/air mixtures. Combustion and Flame. 1982. V. 45. P. 7-22.
10. Зельдович Я. Б. Теория расnространения детонации в газовых системах. - ЖЭТФ, 1940, т. 10, с. 524.
11. Азатян В.В., Андрианова З.С., Иванова А.Н. Моделирование ингибирования распространения пламени в водородовоздушной среде// Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 4. С. 483-491.
12. Азатян В.В., Андрианова З.С., Борисов А.Н., Иванова А.Н. Основные реакции, определяющие тепловыделение в процессе горения водорода с кислородом Main reactions determining heat evolution in hydrogen-oxygen combustion// Кинетика и катализ. 2012. Т. 53. № 6. С. 683–689. https://doi.org/10.1134/S002315841206002X
2. 13. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / Пер. с англ. Г.Л. Агафонова. Под ред. П.А. Власова. — М.: Физматлит. 2003.- 352 с. - ISBN 5-9221-0438-1.
13. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник. Т.1. Кн.2. М.: Наука, 1978. 327с.
14. Туник Ю.В. Проблемы численного моделирования на основе некоторых модификаций схемы Годунова. Физико-химическая кинетика в газовой динамике 2017 Т.18 (2). http://chemphys.edu.ru/issues/2017-18-2/articles/701/.