Mathematical Model of the Ignition of a Gel Fuel Particle in a High-Temperature Air Medium

D. O. Glushkov; Глушков Д. О.; K. K. Paushkina; Паушкина К. К.; A. O. Pleshko; Плешко А. О.

doi:10.31857/S0207401X23020073

Математическая модель зажигания частицы гелеобразного топлива в высокотемпературной воздушной среде

Авторы: Глушков Д.О.¹, Паушкина К.К.¹, Плешко А.О.¹
Учреждения:
1. Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Выпуск: Том 42, № 2 (2023)
Страницы: 37-48
Раздел: Горение, взрыв и ударные волны
URL: https://vietnamjournal.ru/0207-401X/article/view/674900
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23020073
EDN: https://elibrary.ru/IWPQCU
ID: 674900

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

По результатам ранее выполненных экспериментальных исследований в рамках математического аппарата механики сплошной среды и теории химической кинетики разработана математическая модель зажигания горючей частицы типичного гелеобразного топлива на основе органического полимерного загустителя в разогретом воздухе. Она описывает процесс, соответствующий предельному режиму, при котором характерные времена прогрева топлива и формирующейся парогазовой смеси много больше характерных времен химического реагирования горючего и окислителя в газовой среде. Удовлетворительные результаты верификации математической модели и алгоритма численного решения позволили сделать вывод о возможности применения разработанного подхода для достаточно достоверного прогнозирования характеристик зажигания рассматриваемого класса гелеобразных топлив. Для одиночных частиц гелеобразного топлива размерами 0.25–2.00 мм, нагреваемых в воздушной среде при температурах 750–1473 К, времена задержки воспламенения составляют от 0.3 до 10.0 с.

Ключевые слова

гелеобразное топливо, органический полимерный загуститель, горючая частица, разогретый воздух, математическая модель, время задержки воспламенения.

Список литературы

Mishra D.P., Patyal A., Padhwal M. // Fuel. 2011. V. 90. № 5. P. 1805.
Solomon Y., Natan B., Cohen Y. // Combust. and Flame. 2009. V. 156. № 1. P. 261.
Vershinina K.Y., Glushkov D.O., Nigay A.G. et al. // Ind. Eng. Chem. Res. 2019. V. 58. № 16. P. 6830.
Rapp D.C., Zurawski R.L. // Pros. 24th Joint Propulsion Conf. Boston, Massachusetts, USA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1988. P. 1.
Hodge K.F., Crofoot T.A., Nelson S. // Pros. 35th Joint Propulsion Conf. Reston, Virigina, USA: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1999. P. 1.
Varma M., Pein R. // Intern. J. Energ. Mater. Chem. Propuls. 2009. V. 8. № 6. P. 501.
Caldas Pinto P., Hopfe N., Ramsel J. et al. // Pros. 7th Europ. conf. for aeronautics and space sciences (EUCASS). Milan, Italy: EUCASS association, 2017. P. 1.
Hassid S., Natan B. // J. Propuls. Power. 2013. V. 29. № 6. P. 1337.
Nave O., Bykov V., Gol’Dshtein V. et al. // Fuel. 2011. V. 90. № 11. P. 3410.
He B., Nie W., Feng S. et al. // Propellants, Explos. Pyrotech. 2013. V. 38. № 5. P. 665.
Guan H.-S., Li G.-X., Zhang N.-Y. // Acta Astronaut. 2018. V. 144. P. 119.
Jyoti B.V.S., Naseem M.S., Baek S.W. et al. // Combust. and Flame. 2017. V. 183. P. 102.
von Kampen J., Alberio F., Ciezki H.K. // Aerosp. Sci. Technol. 2007. V. 11. № 1. P. 77.
Лемперт Д.Б., Казаков А.И., Дорофеенко Е.М. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 7. С. 17.
Glushkov D.O., Kuznetsov G. V., Nigay A.G. et al. // J. Energy Inst. 2019. V. 92. № 6. P. 1944.
Glushkov D.O., Nigay A.G., Yanovsky V.A. et al. // Energy and Fuels. 2019. V. 33. № 11. P. 11812.
Glushkov D.O., Pleshko A.O., Yashutina O.S. // Intern. J. Heat Mass Transf. 2020. V. 156. P. 119895.
Glushkov D.O., Kuznetsov G.V., Nigay A.G. et al. // Powder Technol. 2020. V. 360. P. 65.
Глушков Д.О., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 4. С. 38.
Glushkov D.O., Paushkina K.K., Pleshko A.O. et al. // Fuel. 2022. V. 313. P. 123024.
Reid R.C., Sherwood T.K., Street R.E. // Phys. Today. 1959. V. 12. № 4. P. 38.
Юренев В.Н., Лебедев П.Д. Теплотехнический справочник. Т. 1. М.: Энергия, 1975.
Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: ООО “Старс”, 2006.
Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1976.
Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965.
Глушков Д.О., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. и др. Гелеобразные топлива: приготовление, реология, распыление, горение. Новосибирск: СО РАН, 2020.
Вершинина К.Ю., Глушков Д.О., Кузнецов Г.В. и др. // Химия твердого топлива. 2016. № 2. С. 21.
Лебедева Е.А., Астафьева С.А., Истомина Т.С. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 24.
Гудкова И.Ю., Зюзин И.Н., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2022. T. 41. № 1. С. 34.
Зюзин И.Н., Гудкова И.Ю., Лемперт Д.Б. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 52.