Отправить статью по E-mail Переход горения в детонацию в полуограниченной плоской щелевой камере сгорания с раздельной подачей этилена и кислорода при одноточечном и двухточечном зажигании
- Авторы: Эйвазова Т.И.1,2, Шамшин И.О.2, Иванов В.С.2, Аксёнов В.С.2,1, Фролов С.М.2,1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
- Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук
- Выпуск: Том 17, № 3 (2024)
- Страницы: 34-48
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2305-9117/article/view/277535
- DOI: https://doi.org/10.30826/CE24170304
- EDN: https://elibrary.ru/XGKYKM
- ID: 277535
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Экспериментально определены условия мягкого инициирования детонации в вертикальном плоском полуограниченном слое стехиометрической этиленокислородной смеси конечной толщины. Точечное зажигание слоя производится одиночным разрядником или двумя разрядниками, разнесенными по высоте. Под мягким инициированием детонации подразумевается переход горения в детонацию (ПГД). Процесс распространения пламени/детонации фиксируется высокоскоростными черно-белой и цветной видеокамерами. Зажигание смеси одиночным разрядником приводит к тому, что по мере увеличения высоты слоя горючей смеси вероятность ПГД монотонно увеличивается от 0 до 1 и всегда имеется критическое значение высоты слоя, при котором эта вероятность имеет промежуточное значение между 0 и 1. В проведенных экспериментах критическая высота слоя составила 80–100 мм. Одновременное зажигание смеси двумя разрядниками может привести как к замедлению, так и к ускорению ПГД. Сравнение цветных и черно-белых изображений процесса ПГД показывает, что формы фронта пламени и детонационной волны в обоих случаях совпадают, однако цветное изображение позволяет получить дополнительную информацию по цвету (температуре) пламени, а черно-белое изображение с большим динамическим диапазоном лучше отображает структуру фронта пламени и детонационной волны. Полученные результаты могут быть использованы при разработке способов безопасного и надежного запуска непрерывно-детонационных двигателей (НДД), при котором требуется тщательное управление временем заполнения камеры сгорания двигателя горючим и окислителем, а также временем зажигания образующейся смеси.
Полный текст
Об авторах
Татьяна Ивановна Эйвазова
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: Tanya.eyvazova@mail.ru
студент; инженер
Россия, Москва; МоскваИгорь Олегович Шамшин
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук
Email: igor_shamshin@mail.ru
кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник
Россия, МоскваВладислав Сергеевич Иванов
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук
Email: ivanov.vls@gmail.com
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник; научный сотрудник Научно-
исследовательского института системных исследований Российской академии наук
Виктор Серафимович Аксёнов
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Email: v.aksenov@mail.ru
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник; доцент
Россия, Москва; МоскваСергей Михайлович Фролов
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Email: smfrol@chph.ras.ru
доктор физико-математических наук, заведующий отделом,
заведующий лабораторией; профессор; ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук
Список литературы
- Bykovskii F. A., Zhdan S. A., Vedernikov E. F. Continuous spin detonations // J. Propul. Power, 2006. Vol. 22. P. 1204–1216.
- Rankin B. A., Fotia M. L., Naples A. G., Stevens C. A., Hoke J. L., Kaemming T. A., Theuerkauf S. W., Schauer F. R. Overview of performance, application, and analysis of rotating detonation engine technologies // J. Propul. Power, 2016. Vol. 33. No. 1. P. 1–13. doi: 10.2514/1.B36303.
- Zhou R., Wu D., Wang J.-P. Progress of continuously rotating detonation engines // Chinese J. Aeronaut., 2016. Vol. 29. No. 1. P. 15–29. doi: 10.1016/j.cja.2015.12.006.
- Anand V., Gutmark E. Rotating detonation combustors and their similarities to rocket instabilities // Prog. Energ. Combust., 2019. Vol. 73. P. 182–234.
- Wang G., Liu W., Liu S., et al. Experimental verification of cylindrical air-breathing continuous rotating detonation engine fueled by non-premixed ethylene // Acta Astronaut., 2021. Vol. 189. P. 722–732.
- Heister S. D., Smallwood J., Harroun A., Dille K., Martinez A., Ballintyn N. Rotating detonation combustion for advanced liquid propellant space engines // Aerospace, 2022. Vol. 9. P. 581. doi: 10.3390/aerospace9100581.
- Shamshin I. O., Ivanov V. S., Aksenov V. S., Gusev P. A., Frolov S. M. Experimental study of the initial stage of the operation process in detonation rocket and airbreathing engines // Advances in detonation research / Ed. S. M. Frolov. — Moscow: TORUS PRESS, 2022. P. 17–20. doi: 10.30826/ICPCD13A07.
- Шамшин И. О., Иванов В. С., Аксёнов В. С., Гусев П. А., Фролов С. М. Начальная стадия рабочего процесса в непрерывно-детонационном двигателе // Горение и взрыв, 2022. Т. 15. № 4. С. 67–78. doi: 10.30826/CE22150407.
- Шамшин И. О., Иванов В. С., Аксёнов В. С., Гусев П. А., Авдеев К. А., Фролов С. М. Распространение пламени и переход горения в детонацию в полуограниченной плоской щелевой камере сгорания с раздельной подачей этилена и кислорода // Горение и взрыв, 2023. Т. 16. № 4. С. 38–65. doi: 10.30826/CE23160405.
- Shamshin I. O., Ivanov V. S., Aksenov V. S., Gusev P. A., Frolov S. M. Deflagration-to-detonation transition in a semi-confined slit combustor filled with nitrogen diluted ethylene–oxygen mixture // Energies, 2023. Vol. 16. P. 1098. doi: 10.3390/en16031098.
- Shamshin I. O., Ivanov V. S., Aksenov V. S., Gusev P. A., Avdeev K. A., Frolov S. M. Mild detonation initiation in rotating detonation engines: An experimental study of the deflagration-to-detonation transition in a semiconfined flat slit combustor with separate supplies of fuel and oxidizer // Aerospace, 2023. Vol. 10. P. 988. doi: 10.3390/aerospace10120988.
- Ivanov V. S., Shamshin I. O., Frolov S. M. Computational study of deflagration-to-detonation transition in a semiconfined slit combustor // Energies, 2023. Vol. 16. P. 7028. doi: 10.3390/en16207028.
- Шамшин И. О., Иванов В. С., Аксенов В. С., Гусев П. А., Фролов С. М., Внучков Д. А., Звегинцев В. И., Лукашевич С. В., Наливайченко Д. Г. Переход горения в детонацию в полуограниченном щелевом зазоре: эксперимент и расчет // Процессы горения и детонации в перспективных энерготехнологиях / Под ред. Д. М. Марковича, О. В. Шарыпова. — Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2023. C. 364–386.
- Шамшин И. О., Иванов В. С., Аксенов В. С., Гусев П. А., Фролов С. М. Переход горения в детонацию в по- луограниченной щелевой камере сгорания с раздельной подачей горючего и окислителя // Переходные режимы горения и детонация / Под ред. С. М. Фролова. — М.: ТОРУС ПРЕСС, 2024. С. 51–58. doi: 10.30826/ICPCD14A09.
Дополнительные файлы
