Simulation of homogeneous hydrogen–air detonation interaction with porous filter

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Calculations of the interaction of a cellular detonation wave (DW) with an inert porous filter were carried out based on the developed physical and mathematical model of the mechanics of heterogeneous medium which takes into account the detailed chemical kinetics of chemical reactions in the gas phase. Under an inert porous filter, a motionless lattice of inert particles is considered. The following flow regimes were revealed: propagation of attenuated cellular DW at velocities less than the Chapman–Jouguet velocity and detonation failure with the destruction of the cellular structure. Critical volume concentrations of filter particles corresponding to the detonation failure regime were calculated. Dependences of the normalized DW velocity and detonation cell size on the volume concentration of particles in filters were calculated. The concentration limits of detonation (critical volume concentrations of particles lead to detonation failure) in filters with diameters of 50, 100, and 200 m were determined. The dependences of the normalized DW velocity and size of detonation cell on the volume concentration and diameter of particles in filters were calculated.

Авторлар туралы

Dmitry Tropin

S. A. Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: d.a.tropin@itam.nsc.ru

Candidate of Science in physics and mathematics, senior research scientist

Ресей, Novosibirsk

Kirill Vyshegorodcev

S. A. Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: vyshegorodcev.k.a@gmail.com

laboratory technician

Ресей, Novosibirsk

Әдебиет тізімі

  1. Gottiparthi, K. C., and S. Menon. 2012. A study of interaction of clouds of inert particles with detonation in gases. Combust. Sci. Technol. 184(3):406–433.
  2. Tropin, D. A., and A. V. Fedorov. 2014. Mathematical modeling of detonation wave suppression by cloud of chemically inert solid particles. Combust. Sci. Technol. 186(10-11):1690–1698.
  3. Tropin, D. A., and I. A. Bedarev. 2021. Problems of detonation wave suppression in hydrogen–air mixtures by clouds of inert particles in one- and two-dimensional formulation. Combust. Sci. Technol. 193(2):197–210.
  4. Hui, N. Y., J. Chen, T. Kao, H. Chiu, H. Tsai, and J. Chen. 2016. Kaohsiung vapor explosion — a detailed analysis of the tragedy in the harbour city. Chem. Engineer. Trans. 48:721–726. doi: 10.3303/CET1648121.
  5. Borisov, A. A., B. E. Gel’fand, S. A. Gubin, and S. M. Kogarko. 1975. Effect of inert solid particles on detonation of a combustible gas mixture. Combust. Explo. Shock Waves 11(6):774–778.
  6. Wolin‚ski, M., and P. Wolan‚ski. 1987. Gaseous detonation processes in presence of inert particles. Archivum Combustionis 7:353–370.
  7. Wolan‚ski, P., J. C. Liu, C. W. Kaufman, J. A. Nicholls, and M. Sichel. 1988. The effects of inert particles on methane– air detonations. Archivum Combustionis 8(1):15–32.
  8. Teodorczyk, A., and F. Benoan. 1996. Interaction of detonation with inert gas zone. Shock Waves 6:211–223.
  9. Papalexandris, M. V. 2004. Numerical simulation of detonations in mixtures of gases and solid particles. J. Fluid Mech. 507:95–142.
  10. Fedorov, A. V., D. A. Tropin, and I. A. Bedarev. 2010. Mathematical modeling of detonation suppression in a hydrogen–oxygen mixture by inert particles. Combust. Explo. Shock Waves 46(3):332–343.
  11. Fedorov, A. V., and D. A. Tropin. 2011. Determination of the critical size of a particle cloud necessary for suppression of gas detonation. Combust. Explo. Shock Waves 47(4):464–472.
  12. Shafiee, H., and M. H. Djavareshkian. 2014. CFD simulation of particles effects on characteristics of detonation. Int. J. Computer Theory Engineering 6(6):466–471.
  13. Tropin, D. A., and A. V. Fedorov. 2019. Effect of inert micro- and nanoparticles on the parameters of detonation waves in silane/hydrogen–air mixtures. Combust. Explo. Shock Waves 55(2):230–236.
  14. Tropin, D. A., and I. A. Bedarev. 2021. Physical and mathematical modeling of interaction of detonation waves with inert gas plugs. J. Loss Prevent. Proc. 72:104595.
  15. Bedarev, I. A., K. V. Rylova, and A. V. Fedorov. 2015. Application of detailed and reduced kinetic schemes for the description of detonation of diluted hydrogen– air mixtures. Combust. Explo. Shock Waves 51(5):528– 539.
  16. Bedarev, I. A., V. M. Temerbekov, and A. V. Fedorov. 2019. Simulating the regimes of oblique detonation waves arising at detonation initiation by a small-diameter projectile. Thermophys. Aeromech. 26(1):59–68.
  17. Bedarev, I. A., A.V. Fedorov, and A. V. Shul’gin. 2018. Computation of traveling waves in a heterogeneous medium with two pressures and a gas equation of state depending on phase concentrations. Comp. Math. Math. Phys. 58(5):775–789. doi: 10.1134/S0965542518050044.
  18. Frolov, S. M., and B. E. Gelfand. 1991. Problem of detonation suppression by means of blankets and foams. Combust. Explo. Shock Waves 27(6):756–763.
  19. Belikov, V. V., G.V. Belikova, V. M. Goloviznin, V. N. Semenov, L. P. Starodubtseva, and A. L. Fokin. 1995. Suppression of detonation in hydrogen–air mixture. High Temp. 33(3):449–454.
  20. Pinaev, A. V., A. A. Vasilev, and P. A. Pinaev. 2015. Suppression of gas detonation by a dust cloud at reduced mixture pressures. Shock Waves 25(3):267–275.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».